光源装置及びその製造方法、表示装置及びその製造方法、並びに表示装置の駆動方法
【課題】 光源と光ファイバとが小さな体積内で精度良く光学的に結合された面状の光源装置、それを備えた表示装置、前記光源装置及び表示装置の製造方法、並びに前記表示装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】 光源装置１において、複数本の光ファイバ２が相互に平行に１列に配列されたファイバ列３を設ける。光ファイバ２の一端部側には光方向制御器４を設け、光方向制御器４の下方及び上方には夫々基幹ファイバ５及び６を設け、ファイバ列３の他端部側には、基幹ファイバ７を設ける。基幹ファイバ５乃至７の一端部には、夫々光源８乃至１０を接続する。光方向制御器４の表面には、その方向が相互に異なる３種類のミラーを形成し、基幹ファイバ５から出射した光が第１のミラーにより光ファイバ２に入射し、基幹ファイバ６から出射した光が第２のミラーにより光ファイバ２に入射するようにする。
【解決手段】 光源装置１において、複数本の光ファイバ２が相互に平行に１列に配列されたファイバ列３を設ける。光ファイバ２の一端部側には光方向制御器４を設け、光方向制御器４の下方及び上方には夫々基幹ファイバ５及び６を設け、ファイバ列３の他端部側には、基幹ファイバ７を設ける。基幹ファイバ５乃至７の一端部には、夫々光源８乃至１０を接続する。光方向制御器４の表面には、その方向が相互に異なる３種類のミラーを形成し、基幹ファイバ５から出射した光が第１のミラーにより光ファイバ２に入射し、基幹ファイバ６から出射した光が第２のミラーにより光ファイバ２に入射するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバからなる面状の光源装置、それを備えた表示装置、前記光源装置及び表示装置の製造方法、並びに前記表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディア時代の進展と共に、液晶表示装置は、プロジェクタ装置及び携帯電話等に用いられている小型のものから、ノート型パーソナルコンピュータ、モニタ、テレビジョン受像機等に用いられている大型のものまで、急速に普及が進んでいる。液晶表示装置のうち、透過型又は半透過型の液晶表示装置には、通常、液晶パネルを背面側から照明するバックライトが設けられている。
【０００３】
バックライトには、直下型のバックライト及びサイド型のバックライトがある。直下型のバックライトは、液晶パネルの背面側に冷陰極間等の光源が設けられたものである。一方、サイド型のバックライトは、液晶パネルの背面側に導光板が設けられており、この導光板の側方に冷陰極間等の光源が設けられたものである。通常、導光板は透明材料からなる楔状の板材であり、光源から出射した光が、相対的に板厚が厚い基部側の側面から導光板内に入射し、この光が相対的に板厚が薄い先端部に向かって伝播する過程で、その表面から面状に光を出射するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、近時、光ファイバを使用したバックライトも開発されている。光ファイバを使用したバックライトは、導光板を使用したバックライトと比較して、光の損失が少なく光の利用効率が高いと共に、原理的には、各光ファイバに入射させる光を相互に異ならせることにより、走査線毎に発光状態を異ならせることができるという利点がある。
【０００５】
図５２は、特許文献２に記載された液晶表示装置を示す斜視図である。図５２に示すように、この従来の液晶表示装置５０１においては、液晶パネル５０２が設けられており、液晶パネル５０２の背面側にバックライト５０３が設けられている。バックライト５０３においては、光源５０４が設けられており、この光源５０４に光学的に結合された光ファイバ５０５の束５０６が設けられている。束５０６は、多数の光ファイバ５０５を相互に平行に配置して接着剤により固め、光ファイバからなる直方体形状のブロックを形成し、このブロックを斜めに切断することにより形成されたものである。このブロックの切断面が発光面５０７となっており、この発光面５０７が液晶パネル５０２の裏面に対向している。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に開示された液晶表示装置にはいくつかの問題がある。図５２に記載の液晶表示装置においては、光ファイバ５０５の端部から出射する光により液晶パネル５０２の表示領域全体を照明しているため、多数の光ファイバ５０５を束ねて使用する必要がある。その結果、バックライトの厚さが厚くなり、また質量が大きくなる。更に、１つの光源５０３に多数の光ファイバ５０５を光学的に結合させることが困難であり、結合部の取り回しが大掛かりになると共に、光の利用効率が低下する。
【０００７】
そこで、特許文献３には、光ファイバの途中に切込を形成して、この切込から光を出射させる技術が開示されている。これにより、１列に配列された光ファイバにより、表示領域全体を照明することができる。図５３は、特許文献３に記載されたバックライトを示す図である。図５３に示すように、この従来のバックライト５１１においては、液晶パネル（図示せず）の背面側に、光ファイバ５１２が１列に配列されており、各光ファイバ５１２の端部が光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃの夫々に光学的に結合されている。光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃは夫々、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光を出射するものである。また、光ファイバ５１２の側面には複数の切込（図示せず）が形成されている。そして、光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃから出射した光が、光ファイバ５１２の端部から光ファイバ５１２内に入射し、この光が光ファイバ５１２の切込から液晶パネルに向けて出射される。このバックライト５１１においては、図５２に示すバックライト５０３と比較して、光ファイバを１列に並べればよいため、光ファイバの本数を低減することができる。これにより、バックライトの薄型化及び軽量化を図ることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１９４２７３号公報
【特許文献２】特開平８−２２１００５号公報
【特許文献３】特許第３００８９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。図５３に示すバックライトにおいても、光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃを夫々全ての光ファイバ５１２に光学的に結合することはやはり困難である。即ち、取り回しが大掛かりになるため、取り回しに必要な体積が大きくなると共に、光源と光ファイバとの間の位置合わせが難しく、位置合わせの精度が低いと光の利用効率が低下する。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、光源と光ファイバとが小さな体積内で精度良く光学的に結合された面状の光源装置、それを備えた表示装置、前記光源装置及び表示装置の製造方法、並びに前記表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光源装置は、光源から入射された光をその長手方向に沿って配列された複数の光出射部から出射する基幹ファイバと、前記光出射部に対向する位置に配置された複数のミラーを備え前記光出射部から出射された光を前記ミラーに反射させて一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記光方向出射部から出射された光は前記光ファイバのうち少なくとも１本の光ファイバの一端に入力されることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、光方向制御器が基幹ファイバの光出射部から出射された光をミラーで反射して光ファイバの一端に入力することにより、簡略な構成で精度良く光源と光ファイバとを光学的に結合することができる。
【００１３】
本発明に係る他の光源装置は、第１及び第２の光源と、この第１及び第２の光源から入射した光を一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記第１の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、前記第２の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、光方向制御器が第１の光源から出射した光を第１の光ファイバの一端に入射し、第２の光源から出射した光を第２の光ファイバの一端に入射するため、簡略な構成で精度良く光源と光ファイバとを光学的に結合することができる。
【００１５】
また、前記光方向制御器は、土台と、この土台の表面の一部に形成され前記第１の光源から入射した光を前記第１の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第１のミラーと、前記土台の表面の他の一部に形成され前記第２の光源から入射した光を前記第２の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第２のミラーと、を有することが好ましい。これにより、光方向制御器を簡略な構成で実現することができる。
【００１６】
更に、前記光源装置は、更に、前記第１の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第１のミラーに向けて出射する第１の基幹ファイバと、前記第２の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第２のミラーに向けて出射する第２の基幹ファイバと、を有し、前記ファイバ列において夫々複数本の前記第１及び第２の光ファイバが交互に配列されており、前記光方向制御器は前記配列方向に延び夫々複数枚の前記第１及び第２のミラーが前記配列方向に沿って交互に形成されたものであり、前記第１及び第２の基幹ファイバは前記配列方向に沿って延びており、前記第１及び第２の基幹ファイバには、その長手方向に沿って前記第１及び第２のミラーに対向する位置に夫々複数の光出射部が形成されていることが好ましい。これにより、夫々複数本の第１及び第２の光ファイバに、第１及び第２の光源から出射された光を効率良く導入することができる。
【００１７】
更にまた、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバと前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路が形成されていることが好ましい。これにより、第１の基幹ファイバと第１の光ファイバとの間、及び第２の基幹ファイバと第２の光ファイバとの間を精度よく接続することができ、光の利用効率を向上させることができる。
【００１８】
更にまた、前記第１及び第２の光ファイバに形成された光出射部の配列間隔は、前記第１及び第２の光ファイバに入射される光の入射側ほど大きくなっていることが好ましい。これにより、各光ファイバから、その長手方向において均一に光を出射させることができ、ファイバ列から均一な面状に光を出射させることができる。
【００１９】
又は、前記第１及び第２の光ファイバにおける前記光出射部が形成された部分に入射する光量のうち、前記光出射部から前記光ファイバの外部に漏出する光量の割合は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることが好ましい。これにより、各光ファイバから、その長手方向において均一に光を出射させることができ、ファイバ列から均一な面状に光を出射させることができる。
【００２０】
更にまた、前記光源装置は、更に、第３の光源を有し、前記第３の光源から出射した光が前記ファイバ列を構成する前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射されることが好ましい。これにより、３個の光源をファイバ列に接続することができる。
【００２１】
又は、前記光源装置は、更に、第３及び第４の光源と、前記ファイバ列から見て前記光方向制御器の反対側に配置され前記第３及び第４の光源から入射した光を一方向に出射する他の光方向制御器と、を有し、前記第３の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射され、前記第４の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第４の光ファイバの一端に入射されることが好ましい。これにより、４個の光源をファイバ列に接続することができる。
【００２２】
本発明に係る表示装置は、前記光源装置と、この光源装置から出射された光を透過させることにより画像を表示する透過型表示パネルと、を有することを特徴とする。
【００２３】
また、前記光源装置と前記透過型表示パネルの各画素の透過領域との間に自己形成光導波路が形成されていることが好ましい。
【００２４】
更に、前記ファイバ列を構成する光ファイバは、前記液晶パネルの走査線と１対１で対応していることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る光源装置の製造方法は、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された光ファイバを複数本配列してファイバ列を作製する工程と、土台の表面の一部に第１のミラーを形成し他の一部に第２のミラーを形成して光方向制御器を作製する工程と、その一端に第１の光源から出射した光が入射される第１の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第１のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、その一端に第２の光源から出射した光が入射される第２の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第２のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されるように、前記ファイバ列、前記光方向制御器並びに前記第１及び第２の基幹ファイバを配置する工程と、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る表示装置の製造方法は、光源装置を作製する工程と、この光源装置の光出射面側に透過型表示パネルを取り付ける工程と、を有し、前記光源装置を作製する工程は前述の光源装置の製造方法により実施することを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る表示装置の駆動方法は、第１の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第１の画素列を照明すると共に、前記第１の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、第２の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第２の画素列を照明すると共に、前記第２の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、を有することを特徴とする。
【００２８】
本発明においては、液晶パネルの走査に同期して光源を点灯することにより、走査し、液晶分子の配向が所定の配向となった画素列から順に発光させることができる。これにより、ある画素列を走査してからこの画素列の液晶分子が応答するまでの待ち時間を必要以上に長くとる必要がなくなる。
【００２９】
また、前記第１の光源が第１の色の光を出射するものであり、前記第１の画素列が前記第１の色に対応する画像を表示する画素列であり、前記第２の光源が前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射するものであり、前記第２の画素列が前記第２の色に対応する画像を表示する画素列であってもよい。これにより、カラーフィールドシーケンシャル表示を行うことができる。
【００３０】
本発明に係る他の表示装置の駆動方法は、光ファイバの一端に光を入射させて、この光ファイバの長手方向に沿って配列された光出射部から前記光を第１の方向に出射させると共に、この光によって照明される液晶パネルに第１の画像を表示させる第１画像表示工程と、前記光ファイバの他端に光を入射させて、前記光出射部から前記光を第２の方向に出射させると共に、前記液晶パネルに第２の画像を表示させる第２画像表示工程と、を有することを特徴とする。
【００３１】
本発明においては、第１の方向に向けて第１が画像を表示し、第２の方向に向けて第２の画像を表示することができる。即ち、相互に異なる方向に向けて相互に異なる画像を表示することができる。
【００３２】
また、前記第１の画像が右眼用画像であり、前記第２の画像が左眼用画像であってもよい。これにより、第１の方向を視聴者の右眼に向かう方向とし、第２の方向を視聴者の左眼に向かう方向とすれば、立体表示を行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、光源と光ファイバとが小さな体積内で精度良く光学的に結合された面状の光源装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図２は、図１に示す光ファイバを示す斜視図であり、図３は、図１に示す光方向制御器を示す斜視図であり、図４は、図１に示す基幹ファイバを示す断面図であり、図５（ａ）及び（ｂ）は、図２に示す光ファイバにおける切込位置の決定方法を示す斜視図であり、（ａ）は光ファイバ全体を示し、（ｂ）は微小部分を示す。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係る光源装置１においては、複数本の光ファイバ２からなるファイバ列３が設けられている。ファイバ列３においては、複数本の光ファイバ２が相互に平行に１列に配列されており、各光ファイバ２が延びる方向と光ファイバ２の配列方向とは相互に直交している。また、光ファイバ２間の部分は例えば透明な接着剤（図示せず）により埋められており、この接着剤により光ファイバ２同士が接着されている。これにより、ファイバ列３は全体として板状の形状をなしている。光ファイバ２の一方の端部側には、光ファイバ２の配列方向に延びる光方向制御器４が設けられている。
【００３６】
そして、光方向制御器４の下方には、光ファイバ２の配列方向に延びる基幹ファイバ５が設けられており、光方向制御器４の上方には、光ファイバ２の配列方向に延びる基幹ファイバ６が設けられている。基幹ファイバ５及び６は光ファイバである。一方、ファイバ列３の他方の端部側には、光ファイバ２の配列方向に延びる基幹ファイバ７が設けられている。基幹ファイバ７も光ファイバである。基幹ファイバ５乃至７の一端部には、夫々光源８乃至１０が、例えば、レンズ（図示せず）を介して光学的に結合されている。光源８乃至１０は例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）であり、各光源が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の全ての色の光を発光できるようになっている。
【００３７】
図２に示すように、光ファイバ２においては、コア１１と、コア１１の周囲を覆うクラッド１２が設けられており、クラッド１２の上面には、光ファイバ２の長手方向に沿って複数の切込１３が形成されている。コア１１は透明材料により形成されており、クラッド１２は、コア１１を形成する材料よりも屈折率が低い透明材料により形成されている。切込１３はクラッド１２を貫通してコア１１に到達しており、コア１１を導通する光の一部が切込１３から光ファイバ１２の外部に漏出するようになっている。各切込１３から出射される光は、相互に略平行な方向に出射するようになっている。これは、光の入射側から見て、各切込１３の形状を相互に等しくすることによって達成される。本実施形態においては、切込１３から漏洩した光は、上方に向けて出射されるようになっている。
【００３８】
切込１３の配置密度は、光ファイバ２の長手方向に沿って連続的に変化しており、光ファイバ２内を導通する光の進行方向１００の上流側（入射側）ほど疎であり、下流側ほど密になっている。即ち、光ファイバ２に形成された切込１３の配列間隔は、光ファイバ２に入射される光の入射側ほど大きくなっている。これは、光進行方向１００の下流側にいくほど、光ファイバ２内を導通する光量が低減し、従って、下流側に形成された切込１３ほど、１個の切込１３から出射される光量が少なくなるため、下流側ほど切込１３の配置密度を高くすることで、光ファイバ２から出射される光量を光ファイバ２の長手方向で均一とし、ファイバ列３から均一な面状に光を出射させるためである。なお、光ファイバ２における切込１３の配置密度の決定方法については後述する。
【００３９】
図３及び図４に示すように、光方向制御器４は、光ファイバ２の配列方向に延びる部材であり、例えば、樹脂材料が射出成型されて形成されたものである。光方向制御器４の表面には、局所的に金属膜が蒸着されており、これにより、３種類のミラー１４乃至１６が形成されている。ミラー１４乃至１６は、光方向制御器４におけるファイバ列３に対向する面に、光方向制御器４の長手方向に沿ってこの順に繰返し配列されており、１つのミラーが１本の光ファイバ１２に対応するようになっている。ミラー１４乃至１６は、その配置角度が相互に異なっている。ミラー１４の表面に垂直な方向（以下、ミラー１４の法線方向という）は、光ファイバ２の長手方向及び下方向の双方に対して４５°の角度をなす方向となっている。また、ミラー１５の法線方向は、光ファイバ２の長手方向及び上方向の双方に対して４５°の角度をなす方向である。更に、ミラー１６の法線方向は、光ファイバ２の長手方向と一致している。
【００４０】
図４に示すように、基幹ファイバ５においては、光ファイバ２と同様に、コア１１及びコア１１の周囲を覆うクラッド１２が設けられている。また、基幹ファイバ５のクラッド１２の上面には、基幹ファイバ５の長手方向に沿って一定間隔で切込１７が形成されている。切込１７は、光方向制御器４のミラー１４に対応するように形成されており、光方向制御器４の直下域から外れる領域、例えば、光源８の近傍の領域には形成されていない。また、基幹ファイバ５の光進行方向下流側にいくほど、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっている。
【００４１】
同様に、基幹ファイバ６においても、コア１１及びクラッド１２が設けられており、切込１７が形成されている。基幹ファイバ６の切込１７は基幹ファイバ６の下面に形成されており、光方向制御器４のミラー１５に対応する位置に配置されている。そして、基幹ファイバ６の光進行方向下流側にいくほど、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっている。また、基幹ファイバ７においても、コア及びクラッドが設けられており、クラッドにおけるファイバ列１３側の面に切込が形成されている。基幹ファイバ７の切込は、ファイバ列３を構成する光ファイバ２のうち、その一端が光方向制御器４のミラー１６に対応する光ファイバ２の他端に対向するように形成されている。そして、光進行方向下流側にいくほど、切込の底部においてコアが露出する面積が大きくなっている。なお、基幹ファイバ５乃至７の長手方向において、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積を変化させる替わりに、切込１７がコアに浸入する浸入量を変化させてもよい。
【００４２】
そして、光ファイバ２と光方向制御器４との間、及び光方向制御器４と基幹ファイバ５乃至７との間には樹脂（図示せず）が充填されており、この樹脂内に自己形成光導波路が形成されている。
【００４３】
以下、図５（ａ）及び（ｂ）を参照して、光ファイバ２における切込１３の配置の決定方法について説明する。なお、以下、切込１３を一般的に光出射部という。これは、以下に説明する決定方法は、本実施形態のように、光ファイバに切込を設けてこの切込から光を漏出させる場合だけでなく、後述する他の実施形態のように、光ファイバに突起を設けてこの突起から光を漏出させる場合等にも適用できるからである。
【００４４】
先ず、考察に使用するパラメータを定義する。図５（ａ）に示すように、ある光ファイバの一端に入射する光の強度をＩ０とする。そして、この光ファイバにおける光出射に寄与する部分をその長手方向に沿ってｎ個（ｎは２以上の整数）の微小領域２０に分割する。また、図５（ｂ）に示すように、ｋ番目（ｋは１乃至ｎの整数）の微小領域２０において、１つ上流側の微小領域からこの微小領域２０に入射する入射光の強度をＩｋ−１とし、この微小領域２０から１つ下流側の微小領域へ出射する出射光の強度をＬｋとし、入射した光が微小領域２０内を伝播する間に生じる減衰光の強度、即ち、微小領域２０内における吸収による減衰光の強度及び光出射部以外の部分からの漏光による減衰光の強度の合計をＡｋとし、光出射部から所望の方向、即ち、ミラー１４及び１５並びに光ファイバ２に向かう方向に漏洩する漏光の強度をＬｋとし、光出射部から前述の所望の方向以外の方向に漏洩する漏光の強度、即ち、光出射部が存在することによる伝播光の光路の乱れ等により所望でない方向に漏出する漏光の強度をＢｋとする。
【００４５】
このとき、光ファイバ２における単位長さ当たりの光の損失量、即ち、減衰係数は一定であると考えられる。そこで、この減衰係数をαとする。そうすると、下記数式１が成立し、微小領域における光の損失Ａｋは、どの微小領域でも同じになる。
【００４６】
【数１】
【００４７】
また、光出射部から所望の方向以外の方向に漏洩する光の強度Ｂｋは、光出射部から所望の方向に出射する光の強度Ｌｋに応じて一定の割合で生じると考えられるため、この割合をγとすると、下記数式２が成立する。
【００４８】
【数２】
【００４９】
光出射部から所望の方向へ出射する光量Ｌｋは、入射光量に対して光出射部の効率で決まる係数を掛けた量となる。本実施形態においては、光出射部の効率は光ファイバの長さ方向で変化させているので、前記係数を微小領域毎に定義し、ｋ番目の微小領域における係数をβｋとする。すると、下記数式３が成立する。
【００５０】
【数３】
【００５１】
入射光Ｉｋ−１、減衰光Ａｋ、出射光Ｉｋ、所望の方向への漏光Ｌｋ、及び所望の方向以外の方向への漏光Ｂｋは、エネルギー保存の法則から、下記数式４を満たす必要がある。
【００５２】
【数４】
【００５３】
ファイバ列３の面内で略均一に光を出射させるためには、光ファイバの全長にわたって所望の方向への漏光Ｌｋを均一とする必要がある。このため、下記数式５が成立することが好ましい。
【００５４】
【数５】
【００５５】
上記数式５に上記数式３を代入すると、下記数式６が成立する。また、上記数式１乃至４から、下記数式７が導かれる。
【００５６】
【数６】
【００５７】
【数７】
【００５８】
上記数式７に上記数式６を代入すると、下記数式８が成立する。
【００５９】
【数８】
【００６０】
上記数式８からわかるように、ｋ番目の微小領域から（ｋ＋１）番目の微小領域に出射する出射光Ｉｋを決定する因子のうち、漏光に関する因子は、該当する微小領域の係数βｋ及びこの微小領域に入射する入射光Ｉｋ−１ではなく、１番目の微小領域の係数β１及びこの微小領域への入射光Ｉ０により表記可能である。上記数式８において、入射光Ｉｋ−１に対して更に数式８を代入していくと、ｋが１以上である場合には、下記数式９が成立する。
【００６１】
【数９】
【００６２】
光出射部は、上記数式９を満たすように設計することで、長手方向において均一に光を出射する光ファイバを得ることができる。このような光ファイバを１列に配列することにより、面内で均一に光を出射するファイバ列を得ることができる。実際には、減衰係数α、光出射部において所望の方向以外の方向に漏洩する漏光の割合γ、１番目の微小領域における所望の方向への漏光の係数β１、及び微小領域の分割数ｎが決定されると、光ファイバ全長に渡る特性を設計することができる。
【００６３】
なお、微小領域内における光の減衰が無視できるとすると、即ち、α＝０とすると、上記数式９は下記数式１０のように簡略化できる。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
更に、光出射部の存在に起因する所望の方向以外の方向に漏洩する漏光が無視できるとすると、即ち、γ＝０とすると、上記数式１０は下記数式１１のように簡略化できる。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
そして、上記数式９乃至１１のいずれかを使用して、光ファイバの特性を設計することができる。例えば、上記数式１１を使用すれば、微小領域への分割数ｎ及び最初の（１番目の）微小領域における係数β１が決定されると、光ファイバの全長にわたる特性を設計することができる。又は、上記数式１１を使用し、微小領域への分割数ｎ及び最後の（ｎ番目の）微小領域から出射する出射光Ｉｎが決定されると、全長にわたる特性を設計することができる。
【００６８】
例えば、最も上流側、即ち入射側から１番目の微小領域への入射光強度Ｉ０を１００とし、光出射部の密度を１とするとき、光ファイバの長手方向中央部に位置するｋ番目の微小領域の入射光強度Ｉｋが６７．３であるとすると、この微小領域における光出射部の密度は約１．４８６となる。また、光ファイバの最も下流側、即ち入射側からｎ番目の微小領域の入射光強度Ｉｎが３４であるとすると、この微小領域における光出射部の密度は約２．９４となる。各微小領域における漏光量は（入射光強度×光出射部の密度）に比例するため、各微小領域における光出射部の密度を上述の如く設定することにより、入射側から１番目の微小領域、ｋ番目の微小領域、ｎ番目の微小領域における漏光量は相互に略等しくなる。
【００６９】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る光源装置の動作について説明する。図６は、光方向制御器及びその周辺の光ファイバの動作を示す正面図である。図１に示すように、光源８乃至１０が夫々光を出射する。図４に示すように、光源８から出射された光は、例えば、レンズ（図示せず）を介して基幹ファイバ５に入射し、基幹ファイバ５のコア１１内を導通しつつ、各切込１７から漏洩する。このとき、基幹ファイバ５の光進行方向下流側にいくほど、基幹ファイバ５内を導通する光量は低下するが、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっているため、結果的には全ての切込１７において略同量の光が漏洩する。このように、基幹ファイバ５は、光源８から出射した光を単純導波させるだけでなく、多数の切込１７に分岐させる光分配器としての機能も持っている。
【００７０】
そして、図３及び図６に示すように、基幹ファイバ５の切込１７から出射した光は、夫々自己形成光導波路を導通して上方に向かい、光方向制御器４のミラー１４に入射する。ミラー１４の法線方向は光ファイバ２に向かう方向及び下方、即ち基幹ファイバ５の切込１７に向かう方向の双方に対して４５°の角度をなしているため、基幹ファイバ５の切込１７からミラー１４に入射した光は、ミラー１４で反射され、自己形成光導波路を導通して対応する光ファイバ２に入射する。
【００７１】
図２に示すように、光ファイバ２に入射した光は、光ファイバ２のコア１１内を導通しつつ、各切込１３から漏洩する。光ファイバ２内を導通する光が、切込１３が設けられている領域を通過する毎に、一部の光は切込１３から漏出し、残部が引き続き光ファイバ２内を導通する。このため、光ファイバ２内を導通する光量は、切込１３が設けられている領域を通過する度に、即ち、光進行方向の下流側にいくほど低下し、下流側に設けられている切込１３ほど、この切込１３から漏出する光量が低下する。しかし、光ファイバ２の下流側にいくほど切込１３の配置密度が高くなっているため、単位長さの光ファイバ２から漏出する光量は、光ファイバ２の長手方向で略均一である。
【００７２】
また、光源９から出射された光は、基幹ファイバ６のコア１１内を導通し、切込１７から漏洩する。このとき、基幹ファイバ５と同様に、基幹ファイバ６もその下流側ほど切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっているため、全ての切込１７において略同量の光が漏出する。即ち、基幹ファイバ６は、光源９から出射した光を、複数の切込１７に対して分岐する。そして、基幹ファイバ６の切込１７から出射した光は、夫々自己形成光導波路を導通して下方に向かい、光方向制御器４のミラー１５に入射する。ミラー１５の法線方向は光ファイバ２に向かう方向及び上方、即ち基幹ファイバ６の切込１７に向かう方向の双方に対して４５°の角度をなしているため、基幹ファイバ６の切込１７からミラー１５に入射した光は、ミラー１５で反射され、自己形成光導波路を導通して対応する光ファイバ２に入射する。このとき、光源９から出射した光が入射する光ファイバ２は、光源８から出射した光が入射する光ファイバ２とは異なる光ファイバである。光ファイバ２に入射した光は、光ファイバ２のコア１１内を導通しつつ、切込１３から漏洩する。このとき、単位長さの光ファイバ２から漏出する光量は、光ファイバ２の長手方向で略均一となる。
【００７３】
更に、光源１０から出射された光は、基幹ファイバ７のコア１１内を導通し、切込１７から漏洩する。このとき、基幹ファイバ５及び６と同様に、基幹ファイバ７においても、全ての切込１７において略同量の光が漏洩する。そして、基幹ファイバ７の切込１７から漏出した光は、夫々自己形成光導波路を導通して対応する光ファイバ２に入射する。このとき、光源１０から出射した光が入射する光ファイバ２は、光源８及び９から出射した光が入射する光ファイバ２とは異なる光ファイバである。光ファイバ２に入射した光は、光ファイバ２のコア１１内を導通しつつ、各切込１３から漏洩する。このとき、単位長さの光ファイバ２から漏出する光量は、光ファイバ２の長手方向で略均一となる。光ファイバ２を導通して光ファイバ２の端部に達した光は、この端部から出射して自己形成光導波路を介して光方向制御器４のミラー１６に入射し、ミラー１６において反射され、再び自己形成光導波路を介して同じ光ファイバ２内に入射し、光ファイバ２内を導通しつつ、切込１３から出射する。
【００７４】
このように、光源８乃至１０から出射した光は、夫々基幹ファイバ５乃至７を介して光方向制御器４に照射され、その方向が光方向制御器４によって３次元的に制御されることにより、相互に異なる光ファイバ２に入射する。各光ファイバ２に入射した光は、その長手方向において均一に切込１３から漏出する。これにより、ファイバ列３全体から、均一な面状に光を出射することができる。
【００７５】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、ファイバ列３の一端部側に、光ファイバ２の配列方向に沿って延び、光ファイバ２に対応する位置にミラー１４乃至１６が形成された光方向制御器４が設けられており、この光方向制御器４の下方には光源８及に接続された基幹ファイバ５が配設され、光方向制御器４の上方には光源９に接続された基幹ファイバ６が配設されており、ミラー１４及び１５が夫々基幹ファイバ５及び６から出射した光が夫々光ファイバ２の一端部に入射するように傾斜していると共に、光源１０が接続された基幹ファイバ７が光ファイバ２の他端部に接続されているため、簡略な構成により、光源８乃至１０を光ファイバ２に光学的に接続することができる。
【００７６】
また、光源装置１の厚さは、最も厚い部分でも基幹ファイバ５、光方向制御器４、基幹ファイバ６の合計の厚さとなる。このとき、基幹ファイバ５及び６の厚さは光ファイバ２の直径と同程度であり、例えば数百ミクロン程度である。また、光方向制御器４の厚さも、ファイバ列３の厚さと同程度であり、従って、光ファイバ２の直径と同程度である。このため、光源装置１全体の厚さは、例えば１ミリメートル弱となり、極めて薄く形成することができる。更に、この光源装置１を液晶表示装置のバックライトとして使用する場合は、基幹ファイバ６を液晶パネルの側方に配置することにより、バックライトを設けることによる厚さの増加を、光ファイバ２本分に抑えることができる。これにより、極めて薄いバックライトを実現することができる。
【００７７】
更に、光方向制御器４を設けることにより、光源８乃至１０を光ファイバ２に接続するために大掛かりな取り回し部を設ける必要がなく、光源装置１を軽くコンパクトに構成することができる。
【００７８】
更にまた、基幹ファイバ５乃至７において、光進行方向の下流側にいくほど、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっているため、全ての切込１７から略同量の光を漏出させることができる。これにより、全ての光ファイバ２に略同量の光を入射することができる。そして、各光ファイバ２においては、光進行方向の下流側にいくほど、切込１３の配置密度が高くなっているため、光ファイバ２の長手方向において、単位長さ当たりの光ファイバ２から漏出させる光量を略均一にすることができる。この結果、ファイバ列３から均一な面状に光を出射させることができる。
【００７９】
更にまた、本実施形態においては、光源からの導光に光ファイバを使用しているため、光の損失が少なく、光利用効率が極めて高い光源装置を実現することができる。
【００８０】
更にまた、本実施形態に係る光源装置１においては、基幹ファイバ５及び６と光方向制御器４との間、光方向制御器４と光ファイバ２との間、基幹ファイバ７と光ファイバ２との間が、自己形成光導波路により光学的に接続されているため、これらの構成要素間における光の損失を抑制することができる。この結果、光の利用効率が高い光源装置を実現することができる。
【００８１】
なお、本実施形態においては、光ファイバ２の切込１３から出射する光が相互に平行である例を示したが、切込１３から出射する光は、照明する対象物に必要な角度で入射する範囲内であれば、平行でなくても構わない。即ち、照明すべき対象物を効率よく照明し、視認性を高める等の効果が得られるのであれば、各々の光ファイバ２の切込１３から出射される光が互いにある角度をなしていてもよい。また、照明すべき対象物が複数の方向に存在する場合、例えば、ファイバ列３の上方及び下方の双方を照明する必要がある場合等には、出射光の角度を目的に応じて自由に設定することができる。
【００８２】
また、本実施形態においては、光方向制御器４のミラー１４乃至１６が、光ファイバ２の配列周期と同じ周期で配列され、各ミラーが光ファイバ２に１対１で対応している例を示したが、本発明はこれに限定されず、設計又は作製上の都合によって、ミラー対光ファイバの比率を１対２又は３対２等の比率としてもよい。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本実施形態における光方向制御器を示す斜視図である。本実施形態に係る光源装置は、前述の第１の実施形態と比較して、光方向制御器の形状が異なっている。図７に示すように、本実施形態における光方向制御器２１には、光ファイバ２（図１参照）に対向する面に３種類のミラー２２乃至２４が形成されている。ミラー２２は基幹ファイバ５（図１参照）の切込から漏出した光を光ファイバ２に向けて反射するものであり、前述の第１の実施形態におけるミラー１４（図３参照）に相当する。しかし、ミラー２２の法線方向は、ミラー１４のように下方向から光ファイバ２側に４５°傾斜した方向ではなく、下方向から光ファイバ２側に例えば３０°傾斜した方向となっている。
【００８４】
また、ミラー２３は基幹ファイバ６（図１参照）の切込から漏出した光を光ファイバ２に向けて反射するものであり、前述の第１の実施形態におけるミラー１５（図３参照）に相当するが、ミラー２３の法線方向は、ミラー１５のように上方向から光ファイバ２側に４５°傾斜した方向ではなく、上方向から光ファイバ２側に例えば３０°傾斜した方向となっている。更に、ミラー２４は、前述の第１の実施形態におけるミラー１６と同様に、その法線方向は光ファイバ２に向かう方向となっている。
【００８５】
そして、基幹ファイバ５及び６が配置されている位置は、夫々ミラー２２の直下域及びミラー２３の直上域ではなく、ミラー２２の直下域及びミラー２３の直上域よりも、ファイバ列３（図１参照）から遠ざかる方向にずれた領域である。これにより、ファイバ列３から面状に出射した光が、基幹ファイバ６に遮られることがなくなる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８６】
前述の第１の実施形態においては、光方向制御器４の傾斜したミラー、例えばミラー５３ａの法線方向が、光ファイバに向かう方向に対して４５°傾斜した方向である例を示したが、本実施形態に示すように、この傾斜角度は４５°に限定されるものではなく、設計又は作製上の都合によって、自由に設定することが可能である。例えば、基幹ファイバ５乃至７の直径が光ファイバ２の直径と異なる場合等には、基幹ファイバ５乃至７が切込１３からの光の出射の妨げになることなく、光源装置を可及的に小型化するために、ミラーの法線方向を調整することができる。
【００８７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８（ａ）は本実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態に係る光源装置は、前述の第１の実施形態に係る光源装置と比較して、光方向制御器の形状及び基幹ファイバの配置が異なっている。即ち、本実施形態においては、光方向制御器２５における光ファイバ２（図１参照）に対向する面には、３種類のミラー２６乃至２８がこの順に繰返し形成されている。ミラー２６の法線方向は、上方向から光ファイバ２側に３０°傾斜した方向であり、ミラー２７の法線方向は、上方向から光ファイバ２側に４５°傾斜した方向であり、ミラー２８の法線方向は、光ファイバ２に向かう方向である。なお、図８（ａ）乃至（ｃ）においては、便宜上、ミラー２６乃至２８は１つずつしか示されていないが、ミラー２６乃至２８は光方向制御器２５の長手方向に沿って繰返し配列されている。
【００８８】
また、基幹ファイバ５及び６はいずれも光方向制御器２５の上方に配置されており、基幹ファイバ５は基幹ファイバ６よりもファイバ列３から遠い位置に配置されている。そして、基幹ファイバ５においては、最下面よりもやや光ファイバ２側の位置に切込１７が形成されており、基幹ファイバ６においては、最下面に切込１７が形成されている。これにより、基幹ファイバ５の切込１７から漏出した光が、光方向制御器２５のミラー２６により反射されて光ファイバ２に入射し、基幹ファイバ６の切込１７から漏出した光が、光方向制御器２５のミラー２７により反射されて光ファイバ２に入射するようになっている。
【００８９】
本実施形態においては、基幹ファイバ５及び６の双方を光方向制御器２５の上方に配置することができるため、光方向制御器２５の下方に基幹ファイバを設ける必要がなく、光源装置をより一層薄くすることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００９０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９（ａ）は本実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態に係る光源装置は、前述の第１の実施形態に係る光源装置と比較して、光方向制御器の形状及び基幹ファイバの数が異なっている。即ち、本実施形態における光方向制御器３０においては、光ファイバ２（図１参照）に対向する面に、４種類のミラー３１乃至３４が形成されている。ミラー３１乃至３３の法線方向は、上方向及び光ファイバ２に向かう方向の双方に対して４５°傾斜している。また、ミラー３４の法線方向は、光ファイバ２に向かう方向となっている。そして、ミラー３１乃至３４は、ファイバ列３からの距離が相互に異なっている。即ち、ミラー３１がファイバ列３から最も遠い位置にあり、ミラー３２が次いで遠い位置にあり、ミラー３３が３番目に遠い位置にあり、ミラー３４は最も近い位置にある。なお、図９（ａ）乃至（ｃ）においては、便宜上、ミラー３１乃至３４は１つずつしか示されていないが、ミラー３１乃至３４は光方向制御器３０の長手方向に沿って繰返し配列されている。
【００９１】
また、この光源装置においては、基幹ファイバ５乃至７の他に、基幹ファイバ３５が設けられており、光方向制御器３０の上方に、基幹ファイバ５、６、３５がファイバ列３に近づく方向に沿ってこの順に配列されている。そして、基幹ファイバ５の切込１７はミラー３１に対向する位置に配置されており、基幹ファイバ６の切込１７はミラー３２に対向する位置に配置されており、基幹ファイバ３５の切込１７はミラー３３に対向する位置に配置されている。これにより、基幹ファイバ５、６、３５の各切込１７から漏出した光は、夫々ミラー３１、３２、３３によって反射され、相互に異なる光ファイバ２に入射するようになっている。なお、基幹ファイバ７は、前述の第１の実施形態と同様に、光ファイバ２の他端側に接続されており、基幹ファイバ７から漏出し、光ファイバ２を導通した光は、ミラー３４によって反射され、再び光ファイバ２に入射するようになっている。
【００９２】
本実施形態によれば、ファイバ列３の一端部側に３本の基幹ファイバを接続することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００９３】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０（ａ）は本実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図である。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態においては、前述の第４の実施形態と比較して、ミラー３１乃至３３の傾斜角度が異なっている。即ち、本実施形態においては、光方向制御器３６のミラー３１乃至３３の法線方向が、上方向からファイバ列３（図１参照）側に６０°傾斜している。また、これに伴い、基幹ファイバ５、６、３５の配設位置が、前述の第４の実施形態よりもファイバ列３側にずれている。本実施形態によれば、光方向制御器３６の各角部の角度を６０°以上とすることができる。これにより、光方向制御器３６に角度が６０°未満の鋭角部分を形成する必要がなくなり、光方向制御器３６の成形が容易になる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第４の実施形態と同様である。
【００９４】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１１は本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図１２は本実施形態における光方向制御器を示す模式的側面図であり、図１３はその正面図である。図１１に示すように、本実施形態に係る光源装置３８においては、ファイバ列３の一端部側に光方向制御器３９が設けられており、他端部側に光方向制御器４０が設けられている。また、光方向制御器３９の上方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ４１乃至４３が相互に平行に配列されており、光方向制御器３９の下方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ４４乃至４６が相互に平行に配列されている。更に、光方向制御器４０の上方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ４７乃至４９が相互に平行に配列されており、光方向制御器４０の下方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ５０乃至５２が相互に平行に配列されている。前述の第１の実施形態と同様に、基幹ファイバ４１乃至５２には、夫々等間隔で切込１７が形成されており、基幹ファイバ４１乃至５２の端部には、夫々光源（図示せず）が接続されている。
【００９５】
図１２に示すように、光方向制御器３９におけるファイバ列３に対向する側の面には、１２種類のミラー５３ａ乃至５３ｌがこの順に繰返し形成されている。ミラー５３ａ乃至５３ｌ（以下、総称してミラー５３ともいう）は、その法線方向がファイバ列３に向かう方向に対して４５°傾斜しているミラーと、その法線方向がファイバ列３に向かう方向と一致しているミラーとが交互に配列されている。具体的には、ミラー５３ａ、５３ｃ、５３ｅ、５３ｇ、５３ｉ、５３ｋは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向に対して４５°傾斜したミラーであり、ミラー５３ｂ、５３ｄ、５３ｆ、５３ｈ、５３ｊ、５３ｌは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向と一致しているミラーである。また、４５°傾斜したミラーの中でも、上方向側に傾斜したミラーと下方向側に傾斜したミラーとが交互に配列されている。具体的には、ミラー５３ａ、５３ｅ、５３ｉは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向から上方向側に４５°傾斜したミラーであり、ミラー５３ｃ、５３ｇ、５３ｋは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向から下方向側に４５°傾斜したミラーである。
【００９６】
上方向側に４５°傾斜したミラー５３ａ、５３ｅ、５３ｉは相互にずれた位置に形成されており、ミラー５３ａが最もファイバ列３から遠く、ミラー５３ｉが最もファイバ列３に近い。また、下方向側に４５°傾斜したミラー５３ｃ、５３ｇ、５３ｋも相互にずれた位置に形成されており、ミラー５３ｃが最もファイバ列３から遠く、ミラー５３ｋが最もファイバ列３に近い。更に、傾斜していないミラー５３ｂ、５３ｄ、５３ｆ、５３ｈ、５３ｊ、５３ｌは、ファイバ列３から相互に等しい距離に配置されている。具体的には、光方向制御器３９における最もファイバ列３に近い面に形成されている。
【００９７】
そして、基幹ファイバ４１の切込１７はミラー５３ａに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４２の切込１７はミラー５３ｅに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４３の切込１７はミラー５３ｉに対応する位置に形成されている。また、基幹ファイバ４４の切込１７はミラー５３ｃに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４５の切込１７はミラー５３ｇに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４６の切込１７はミラー５３ｋに対応する位置に形成されている。ミラー５３ａ乃至５３ｌは夫々ファイバ列３の第１乃至第１２の光ファイバの一端に対向している。なお、第１乃至第１２の光ファイバは、ファイバ列３においてこの順に繰返し配列された光ファイバである。
【００９８】
同様に、光方向制御器４０においても、１２種類のミラーが繰返し形成されており、夫々、ファイバ列３の第１乃至第１２の光ファイバの他端に対向している。このとき、光ファイバの一端が４５°傾斜したミラーに対向していれば、他端は傾斜していないミラーに対向するようになっており、一端が傾斜していないミラーに対向していれば、他端は４５°傾斜したミラーに対向するようになっている。そして、基幹ファイバ４１乃至４６と光方向制御器３９との間、光方向制御器３９とファイバ列３との間、基幹ファイバ４７乃至５２と光方向制御器４０との間、及び光方向制御器４０とファイバ列３との間には、樹脂が充填されており、自己形成光導波路が形成されている。
【００９９】
これにより、基幹ファイバ４１の切込１７から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ａによって反射されて、第１の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４７の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第２のミラーによって反射されて、第２の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４４の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｃによって反射されて、第３の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ５０の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第４のミラーによって反射されて、第４の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４２の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｅによって反射されて、第５の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４８の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第６のミラーによって反射されて、第６の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４５の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｇによって反射されて、第７の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ５１の切込から出射した光が、光方向制御器５１の第８のミラーによって反射されて、第８の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４３の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｉによって反射されて、第９の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４９の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第１０のミラーによって反射されて、第１０の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４６の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｋによって反射されて、第１１の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ５２の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第１２のミラーによって反射されて、第１２の光ファイバに入射するようになっている。このようにして、基幹ファイバ４１乃至５２から第１乃至第１２の光ファイバ内に入射された光は、光ファイバ内を入射しつつ切込から光を漏出する。そして、光ファイバの他端に到達した光は、出射側の光方向制御器に傾斜された傾斜していないミラーによって反射され、再び光ファイバ内に入射する。
【０１００】
このように、本実施形態によれば、１２本の基幹ファイバをファイバ列３に光学的に接続することができ、１２種類の光をファイバ列３に導入することができる。また、このような１２本の基幹ファイバが接続されたブロックを複数個集積させることにより、より大規模な光源装置を構成することができる。例えば、上述のブロックを４０個配列することにより、４８０本の光ファイバからなるアレイ状の光源装置を構成することができる。この光源装置を表示装置のバックライトとして使用する場合、表示パネルの走査線が４８０本であれば、光源装置の光ファイバと表示パネルの走査線とを１：１で対応させればよく、表示パネルの走査線が１３６０本であれば、光源装置の光ファイバと表示パネルの走査線とを１：３で対応させればよい。この場合も、光源装置の厚さは、光ファイバ３本分の厚さである。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１０１】
なお、ファイバ列３と基幹ファイバとの間の光学的な距離を、表示位置によって変化させてもよい。例えば、基幹ファイバにおける光源から遠い部分では、基幹ファイバとファイバ列の端部との間の光路長を短くし、光源に近い部分では、基幹ファイバとファイバ列の端部との間の光路長と長くする。これにより、光源からの距離の差により生じる輝度の差を相殺することができる。このような構成は、例えば、光源からの距離に応じて、光方向制御器とファイバ列との間の距離を変化させることによって実現できる。即ち、光方向制御器とファイバ列との間の距離を、光源から遠ざかる程大きくする。この場合、光方向制御器が延びる方向と、この光方向制御器に対向するファイバ列の端縁が延びる方向とは、相互に平行ではなく、一定の角度をなす。又は、光源からの距離に応じて、基幹ファイバと光方向制御器との間の距離を変化させてもよい。即ち、基幹ファイバと光方向制御器との間の距離を、光源から遠ざかる程大きくする。この場合、基幹ファイバにおける光源に近い部分は、表示面から浮き上がるように配置される。
【０１０２】
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、ファイバ列３を形成する光ファイバの構成が異なっている。図１４に示すように、本実施形態の光ファイバ５５は、コア１１及びコア１１を覆うクラッド１２からなり、光が両端部から入射するようになっている。そして、クラッド１２にはコア１１に到達する切込１３が複数個形成されている。切込１３の形成密度は、光ファイバ５５の長手方向中央部が最も高く、両端部に近づくほど低くなっている。これにより、光ファイバ５５の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ５５の長手方向で均一に光を漏出させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１０３】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。本実施形態は、前述の第７の実施形態と比較して、光ファイバの構成が異なっている。図１５に示すように、本実施形態の光ファイバ５６においては、切込１３は光ファイバ５６の長手方向に等間隔で形成されている。そして、切込１３の幅は、光ファイバ５６の長手方向中央部ほど大きく、両端部に近づくほど小さくなっている。これにより、切込１３の底部においてコア１１が露出する面積は、光ファイバ５６の長手方向中央部ほど大きく、両端部に近づくほど小さくなる。
【０１０４】
この結果、各切込１３における漏光割合、即ち、光が光ファイバにおける切込が形成されている領域を通過したときに、光ファイバをそのまま伝播していく光量と漏洩する光量との割合を、光ファイバの長手方向において変化させることができる。この結果、前述の第１の実施形態のように、光ファイバの長手方向において切込の形成密度を変化させる場合と同様な効果を得ることができる。即ち、光ファイバ５６の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ５６の長手方向で均一に光を漏出させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第７の実施形態と同様である。
【０１０５】
なお、本実施形態においては、光ファイバの長手方向において切込１３の幅を異ならせる替わりに、切込１３の深さ、即ち、コア１１への浸入量を変化させてもよい。また、本実施形態を、前述の第１の実施形態と併用してもよい。即ち、光ファイバの長手方向において、切込の形成密度を変化させると共に、切込の幅又は深さを変化させてもよい。
【０１０６】
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。本実施形態においては、切込１３内がクラッド１２よりも屈折率が高い材料で満たされている。これにより、コアと同様に、切込１３内とクラッドとの境界面で光を反射させ、切込内に光を閉じ込めることができる。これにより、切込１３内からクラッド１２内へ光が伝播しにくくなり、コア１１から切込１３内に進出した光の大部分を、所望の方向へ出射させることができる。この結果、光の利用効率が高くなる。
【０１０７】
なお、このとき、切込内に充填された材料の屈折率とコアの屈折率との関係は特に規定されず、共にクラッドの屈折率よりも高ければよい。即ち、どちらか一方が高くてもよく、同じ値でもよい。同じ値にする場合には、例えば、コアを形成する材料と同じ材料により切込内を充填することもできる。
【０１０８】
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。図１６は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、ファイバ列３を形成する光ファイバの構成が異なっている。図１６に示すように、本実施形態の光ファイバ５７は、コア１１及びコア１１を覆うクラッド１２からなり、コア１１の上面には突起５８が形成されている。即ち、光ファイバ５７を１列に配列させて平面状のファイバ列を構成した場合には、突起５８はファイバ列の光出射面側に配置される。突起５８は透明材料により形成されており、光の入射側から遠ざかるにつれて密に配置されている。即ち、突起５８の配置密度は、光ファイバ５７の長手方向において、光の進行方向１００の上流側で低く、下流側に向かうにつれて高くなっている。
【０１０９】
本実施形態においては、光ファイバ５７に入射された光は、コア１１内を進行方向１００に沿って伝播しつつ、その一部が突起５８を介して光ファイバ５７の外部に漏出される。このとき、光の進行方向１００の下流側にいくほど、光ファイバ５７内を導通する光量は低下するが、下流側ほど突起５８の配置密度が高いためこの光量の低下が補われ、結果的には、光ファイバ５７の長手方向に沿って均一に光が出射される。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１１０】
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。図１７は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。図１７に示すように、本実施形態においては、光ファイバ５９にその両端部から光が入射するようになっており、光ファイバ５９における突起５８の配置密度は、長手方向中央部で高く、両端部に向かうほど低くなっている。これにより、光ファイバ５９の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ５９の長手方向において均一に光を出射することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１０の実施形態と同様である。
【０１１１】
次に、本発明の第１２の実施形態について説明する。図１８は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。図１８に示すように、本実施形態においては、光ファイバ６０にその両端部から光が入射するようになっている。光ファイバ６０における突起５８の配置密度は、長手方向において均一である。即ち、突起５８は光ファイバ６０の長手方向に沿って等間隔で配置されている。但し、光ファイバ６０の長手方向における突起５８の長さは、光ファイバ６０の長手方向中央部で長く、両端部に向かうほど短くなっている。これにより、光ファイバ６０の長手方向中央部に近いほど、コア１１と突起５８との界面の面積が大きく、コア１１内を伝播する光のうち、突起５８内に入射する割合が大きくなり、長手方向両端部に近いほど、前記界面の面積が小さく、突起５８内に入射する光の割合が小さくなる。この結果、光ファイバ６０の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ６０の長手方向において均一に光を出射することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１１の実施形態と同様である。
【０１１２】
なお、本実施形態において、光ファイバの長手方向に沿って突起とコアとの界面の面積を変化させる替わりに、突起の形状を変化させることにより、コアから突起に入射する光の割合を変化させてもよい。例えば、突起がコアから離れるにつれて広がるような形状とすれば、前記割合が高くなる。また、突起の高さを高くして、クラッドの外周面まで到達するようにすれば、突起とクラッドとの間の界面がなくなるため、突起がクラッドの外周面まで到達しておらず、突起とクラッドとの界面が存在する場合と比較して、前記割合が高くなる。これは、コアから突起内に入射した光が、突起とクラッドとの界面において反射されることがなくなるからである。
【０１１３】
また、前述の第１０乃至１２の実施形態は、任意に組み合わせてもよい。即ち、光ファイバの長手方向に沿って、突起の配置密度及び突起の長さ又は形状の双方を変化させてもよい。
【０１１４】
次に、本発明の第１３の実施形態について説明する。本実施形態においては、突起５８がクラッド１２よりも屈折率が高い材料により形成されている。これにより、突起５８とクラッドとの境界面で光を反射させ、突起５８内に光を閉じ込めることができる。この結果、突起５８からクラッド１２へ光が伝播しにくくなり、コア１１から突起５８に進出した光の大部分を、所望の方向へ出射させることができる。この結果、光の利用効率が高くなる。
【０１１５】
なお、このとき、突起の屈折率とコアの屈折率との関係は特に規定されず、共にクラッドの屈折率よりも高ければよい。即ち、どちらか一方が高くてもよく、同じ値でもよい。同じ値にする場合には、例えば、コアを形成する材料と同じ材料により突起を形成することもできる。
【０１１６】
次に、本発明の第１４の実施形態について説明する。図１９（ａ）は本実施形態における光ファイバを示す斜視図であり、（ｂ）はファイバ列を示す斜視図である。本実施形態においては、前述の第１の実施形態と比較して、光ファイバの形状が異なっている。即ち、図１９（ａ）に示すように、本実施形態における光ファイバ６１は、その長手方向に直交する断面において、全体の形状が矩形であり、コアの形状も矩形である。また、光ファイバ６１の上面には切込１３が形成されている。切込１３の配置密度は、光の進行方向１００の上流側ほど小さく、下流側ほど大きくなっている。また、図１９（ｂ）に示すように、複数本の光ファイバ６１を相互に平行に１列に配列することにより、ファイバ列６２が形成されている。ファイバ列６２の形状は板状である。なお、本実施形態においては、各光ファイバ６１に入射する光の方向は、相互に同じ方向である。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１１７】
本実施形態によれば、前述の第１の実施形態の効果に加えて、光ファイバ６１の長手方向直交断面の形状を矩形とすることにより、ファイバ列の作製工程において以下に示すような効果が得られる。
（１）光ファイバの断面形状が円又は楕円である場合と比較して、複数本の光ファイバをアレイ状に配置することが容易である。また、このときに、切込又は突起等の光出射部を同じ方向を向くように揃えることが容易である。
（２）複数本の光ファイバをアレイ状に並べた後で切込を形成する場合には、光ファイバが回転することがなく、切込の形成が容易である。
（３）複数本の光ファイバを密着させて配列することができるため、光ファイバ間の空間を接着剤等の別の媒体により埋める必要がない。
【０１１８】
次に、本発明の第１５の実施形態について説明する。図２０は本実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。図２０に示すように、本実施形態に係る光源装置６３においては、前述の第１の実施形態におけるファイバ列３（図１参照）の替わりに、導光板６４が設けられている。導光板６４においては、クラッド材からなる１枚の板状の導光体６５の内部に、導光体６５よりも屈折率が高い材料からなるコア６６が複数本設けられている。コア６６は相互に平行に１列に配列されている。また、導光体６５におけるコア６６の直上域には、複数の切込１３が形成されている。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１１９】
本実施形態によれば、前述の第１４の実施形態における効果（１）及び（２）を得ることができる。また、ファイバ列の替わりに、一体的に形成された導光板６４が設けられているため、その製造過程においてコア６６間の位置がずれることがなく、取り扱いが容易である。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１２０】
次に、本発明の第１６の実施形態について説明する。本実施形態においては、前述の第１の実施形態におけるファイバ列３（図１参照）の替わりに、複数の光ファイバ素線が１列に配列されたテープ形光ファイバ心線（図示せず）が設けられている。このようなテープ形光ファイバ心線として、例えば、ＪＩＳ Ｃ ６８３８規格により規定されている石英光ファイバ素線を用いたテープ形光ファイバ心線、及びプラスチック光ファイバ素線を用いたテープ形光ファイバ心線がある。また、ファイバ列３の替わりに、ＪＩＳ Ｃ ６８３９規格により規定されているテープ形光ファイバコードを用いてもよい。
【０１２１】
本実施形態においては、このようなテープ形光ファイバ心線又はテープ形光ファイバコードを用いることにより、複数本のコアを略平行にアレイ状に配設する工数を設けることなく、前述の各実施形態と同様な機能を持つ光源装置を容易に作製することができる。
【０１２２】
次に、本発明の第１７の実施形態について説明する。図２１（ａ）は本実施形態における反射型ＬＥＤを示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図であり、図２２は、横軸に光軸からの傾斜角度をとり、縦軸に相対輝度をとって、反射型ＬＥＤの特性を示すグラフ図である。本実施形態においては、前述の第１の実施形態と比較して、光源として、反射型ＬＥＤが設けられている点が異なっている。図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この反射型ＬＥＤ７０においては、筐体７１の一面に、半球状の凹部７２が形成されており、この凹部７２の内面は反射鏡になっている。また、凹部７２の辺縁における相互に対向する部分から１対のリード７３ａ及び７３ｂが延出しており、リード７３ａの先端には発光素子７４が取り付けられている。発光素子７４は前記反射鏡の焦点に位置しており、反射鏡に向けて光を放射するようになっている。更に、発光素子７４は金線７５によりリード７３ｂに接続されている。
【０１２３】
通常のＬＥＤは、砲弾型又はそれに類似した形状である。この砲弾型ＬＥＤにおいては、発光素子から放射された光のうち、直接又は反射鏡によって前方の樹脂レンズに到達した光のみが光制御された光として外部に放射され、利用される。このため、発光素子から放射された光のうち、（１／３）程度しか利用できない。これに対して、反射型ＬＥＤ７０においては、発光素子７４から放射された光のうち大部分を後方の反射鏡で受け、光制御された光として外部に放射することができる。これにより、反射型ＬＥＤ７０は、発光素子７４の放射光のほぼ全てを利用できるため、光の利用効率が高い。また、図２２に示すように、反射型ＬＥＤ７０から出射される光は、輝度がピーク頂点の輝度の半分になる角度、即ち、半値角が±７°程度である。このように、反射型ＬＥＤ７０から出射される光は広がりが少なく、指向性が極めて高い。このため、反射型ＬＥＤから出射された光を効率よく基幹ファイバ５乃至７のコアに導入することができる。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１２４】
本実施形態においては、光源として反射型ＬＥＤを使用しているため、光の利用効率がより高い光源装置を実現することができる。なお、光源として砲弾型ＬＥＤ等を使用する場合においても、集光レンズを設けることにより、光源から出射された光を効率よく基幹ファイバのコアに導入することができる。
【０１２５】
以下、本発明に係る表示装置の実施形態について説明する。先ず、本発明の第１８の実施形態について説明する。図２３は、本実施形態に係る表示装置を示すブロック図であり、図２４（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその一画素分の部分を示す斜視図であり、図２５は、本実施形態に係る表示装置が搭載された電子機器を示す斜視図である。図２３及び図２４（ａ）に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１０１においては、バックライトとして上述の第１の実施形態に係る光源装置１が設けられており、この光源装置１の光出射面側に透過型の液晶パネル１０２が配置されている。
【０１２６】
また、液晶表示装置１０１には、外部から映像データが同期信号と共に入力され、この映像データに基づいて、光源装置１のＬＥＤを駆動するＬＥＤ制御信号を生成すると共に、赤・青・緑の各色毎のデジタルの画像データ及び駆動パルスを生成するコントローラＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）１０３が設けられている。ＬＥＤ制御信号は、光源装置１の光源８乃至１０に入力され、光源８乃至１０の発光を制御するものである。また、駆動パルスは液晶パネル１０２に入力され、液晶パネル１０２の走査を行うものである。更に、液晶表示装置１０１には、コントローラＩＣ１０３から出力されたデジタルの画像データをアナログの画像信号に変換して液晶パネル１０２に対して出力するＤＡＣ（Digital to Analog Converter：デジタル・アナログ変換器）１０４が設けられている。コントローラＩＣ１０３には、映像データから各色毎の画像データを生成するコントローラ１０５、駆動パルスを生成するパルスジェネレータ１０６、及び１フレーム分の画像データを記憶する高速フレームメモリ１０７が設けられている。
【０１２７】
図２４（ａ）に示すように、液晶パネル１０２は、光源装置１のファイバ列３の光出射面側に配置されている。液晶パネル１０２には、複数個の画素１１０がマトリクス状に配列されており、各画素１１０には透過領域が形成されている。また、ファイバ列３と液晶パネル１０２との間には、透明樹脂層１１１が設けられており、この透明樹脂層１１１には、液晶パネル１０２の各画素１１０の透過領域に対応するように、複数個の自己形成光導波路１１２がマトリクス状に形成されている。図２４（ｂ）に示すように、自己形成光導波路１１２の形状は、四角錐台形の側面が外側に膨らんだ形状であり、液晶パネル１０２側が相対的に小さな上面となっており、ファイバ列３側が相対的に大きな下面となっている。
【０１２８】
図２５に示すように、この液晶表示装置１０１は、例えば携帯電話１１３に搭載されている。この携帯電話１１３においては、表示部を構成する液晶表示装置１０１が薄く軽量であるため、携帯電話１１３全体の厚さを薄くし、且つ軽量化することができる。また、液晶表示装置１０１においては、光接続部分の構成が簡略であり、コストが低いため、携帯電話１１３全体のコストを低減させる効果もある。更に、液晶表示装置１０１においては、所望でない方向への漏光が少なく、光の利用効率が高いため、消費電力も低い。このような本実施形態の効果、即ち、薄型化、軽量化、低コスト化及び低消費電力化は、携帯端末では特に有効である。
【０１２９】
なお、液晶表示装置１０１が搭載される電子機器は携帯電話に限定されず、テレビジョン受像機、デスクトップ型パーソナルコンピュータのモニタ、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance：個人用情報端末）、デジタルカメラ、デジタルビデオ等であってもよい。
【０１３０】
また、本実施形態においては、液晶表示装置１０１にバックライトとして前述の第１の実施形態に係る光源装置１を搭載する例を示したが、本発明はこれに限定されず、液晶表示装置は、前述の第２乃至１７の実施形態のうち、いずれかの実施形態に係る光源装置を搭載してもよい。
【０１３１】
以下、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示装置の動作、即ち、本実施形態に係る表示装置の駆動方法について説明する。図２６は、本実施形態に係る液晶表示装置の動作を示す平面図であり、図２７（ａ）及び（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に画素行をとって、液晶表示装置における液晶パネル及び光源装置の動作を示すタイミング図であり、（ａ）は従来の液晶表示装置の動作を示し、（ｂ）は従来の液晶表示装置の動作を示す。
【０１３２】
図２３に示すように、液晶表示装置１０１の外部から、映像データ及び同期信号がコントローラＩＣ１０３のコントローラ１０５に入力される。コントローラ１０５は、この映像データ及び同期信号に基づいて、光源装置１の光源８乃至１０を駆動するためのＬＥＤ制御信号を生成して、光源８乃至１０に対して出力する、また、コントローラ１０５は、映像データ及び同期信号に基づいて、赤・青・緑の各色毎の画像データをデジタル信号として生成し、これをＤＡＣ１０４に対して出力する。ＤＡＣ１０４はこの画像データをデジタル・アナログ変換してアナログの画像信号を生成し、これを液晶パネル１０２に対して出力する。更に、コントローラ１０５はパルスジェネレータ１０６に情報を送り、パルスジェネレータ１０６がこの情報に基づいて駆動パルスを生成し、液晶パネル１０２に対して出力する。
【０１３３】
これにより、ＬＥＤ制御信号に基づいて、光源装置１の光源８乃至１０が点灯する。また、駆動パルスにより液晶パネル１０２の走査線が走査されると共に、液晶パネル１０２のデータ線（図示せず）に画像信号が書き込まれる。これにより、各画素の液晶分子が所定の配向状態となり、光源装置１から出射された光が液晶パネル１０２を透過することによって画像が付加され、液晶表示装置１０１の前方に向けて画像を表示する。
【０１３４】
このとき、コントローラ１０５は、光源８乃至１０を、タイミングを相互にずらして発光させる。例えば、ある期間には、光源８のみを点灯させて、光源９及び１０を消灯させる。これにより、光源装置１のファイバ列３においては、光源８に接続された光ファイバ２のみが発光する。即ち、光ファイバ２が３本に１本の割合で発光する。このとき、コントローラ１０５は、光源８に接続された光ファイバ２に対応する画素行の液晶分子の配向を、所定の配向に制御する。そして、次の期間においては、光源９のみを点灯させて光源８及び１０を消灯させる。これにより、光源９に接続された光ファイバ２のみが発光する。このとき、コントローラ１０５は、光源９に接続された光ファイバ２に対応する画素行について、液晶分子の配向を制御する。同様に、更に次の期間には、光源１０のみを点灯させ、光源１０に対応した画素行の配向を制御する。
【０１３５】
このように、光源８乃至１０を、タイミングをずらして点灯させることにより、以下の効果を得ることができる。図２６に示すように、光源装置１のファイバ列３において、光源８乃至１０に光学的に接続されている光ファイバを夫々光ファイバ２ａ乃至２ｃとすると、光源８のみが点灯しているタイミングにおいては、光ファイバ２ａのみが発光し、光ファイバ２ｂ及び２ｃは発光していない。そして、点灯する光源を順次切り替えることにより、液晶表示装置の各画素を、一時的に暗い状態にすることができる。この駆動方法は、黒書込、黒リセット又はシャッタ方式と呼ばれている。これにより、ホールド型の表示装置である液晶表示装置を、インパルス型の表示装置に近づけ、動画品質を改善することができる。
【０１３６】
この動画品質の改善効果について、詳細に説明する。液晶表示装置は、光源光を液晶表示パネルのシャッタ機能によってオン・オフすることにより表示を実現するシャッタ方式の表示装置であり、「ホールド型」とよばれている。一方、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube：陰極線管）は、蛍光体の残像により表示を実現する表示装置であり、蛍光体を短時間のみ高い輝度で発光させ、その後蛍光体の残光時間に応じて急激に輝度が低下する「インパルス型」である。画面上に移動する文字を表示すると、ＣＲＴの場合は、観察者は、移動する文字を目で追いかけることによって、高い輝度で光った時の文字だけを見ることができる。一方、液晶表示装置の場合は、移動する文字を目で追いかけると、直前の走査で書きこまれた画面がそのまま表示されている（ホールドされている）ため、視点に位置する画素だけでなく、視点が直前に通過した画素においても文字が見えてしまう。このため、観察者から見ると、文字は視点の移動方向の下流側に尾を引いたように見えてしまい、鮮明に認識できない。この対策として、本実施形態においては、各画素を暗くする時間をシャッタ的に挿入し、画像をホールドしている時間を短くしている。これにより、動画品質を改善することができる。
【０１３７】
そして、本実施形態においては、このようなシャッタ方式の駆動方法を採用して、動画品質を向上させる際に、更に以下に示すような効果を得ることができる。液晶パネルの液晶分子は、電圧が印加されてから所定の配向状態に安定するまでに、一定の応答時間を必要とする。図２７（ａ）に示すように、バックライトとして一括点灯型バックライトを使用している従来の液晶表示装置においては、液晶パネルへのデータの書き込みは線順次に行うが、光源装置の点灯／消灯は、画面全体で一括して行う。従って、最後に走査する走査線（図２７（ａ）に示すＮ行目の走査線）の走査が終わった後、この最後に走査した走査線に対応する画素の液晶分子が応答するのを待ってから、光源装置を点灯させている。このため、他の走査線（図２７（ａ）に示す１乃至（Ｎ−１）行目の走査線）に対応する画素においては、必要以上の待ち時間が生じてしまう。この結果、光源装置の点灯時間が短くなり、その分強力な発光が要求される。また、液晶表示パネルの走査に割り当てられる時間も短くなるため、高速な走査が要求される。
【０１３８】
これに対して、本実施形態においては、図２７（ｂ）に示すように、バックライトとして走査型バックライトを使用するため、光源装置を画素行毎に発光させることができる。このため、走査し、液晶分子の応答が完了した画素行から順に発光させ、発光期間終了後直ちに次の走査を行うことができる。これにより、無駄な待ち時間がなくなり、光源装置の点灯時間を長く設定でき、その分、光源装置の発光強度を低く抑えることができる。また、走査線を走査する時間を長くとれるため、走査速度を低速にすることができる。このため、液晶表示装置の駆動回路にかかる負荷が軽減される。本実施形態においては、図２７（ｂ）に示すＮの値は３である。そして、３行の画素行からなるブロックが複数個配列されて、液晶表示パネル１０２が構成されている。
【０１３９】
なお、前記Ｎの値は、光源装置に設けられている光源の数によって決定される。例えば、光源装置として、前述の第６の実施形態に係る光源装置３８（図１１参照）を使用すれば、Ｎの値は１２となり、１２本の光ファイバ毎に１つのブロックが形成される。このとき、１本の光ファイバに１行の画素行を対応させれば、１つのブロックに１２行の画素行が含まれることになり、１本の光ファイバにＭ本の画素行を対応させれば、１つのブロックに（１２×Ｍ）行の画素行が含まれることになる。従って、Ｍの値を画面全体の画素行数の（１／１２）とすれば、画面全体を１つのブロックで構成することもできる。
【０１４０】
更に、図２７（ｂ）に示すように、本実施形態において、コントローラ１０５は、光源８乃至１０に、赤色光の発光、緑色光の発光及び青色光の発光を、時間的に分離して行わせると共に、入力された映像データを色毎の画像データに分割して、液晶パネル１０２に、光源８乃至１０の動作に同期して、各色に対応する画像を表示させる。即ち、本実施形態においては、各色の画像を順次表示するカラーフィールドシーケンシャル（色時分割）表示を行う。これにより、カラーフィルタ方式の液晶表示装置のように画素内を３つに分割する必要がなく、高解像度又は高開口率の液晶表示装置を実現することができる。
【０１４１】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置においては、バックライトとして前述の各実施形態に係る光源装置を使用しているため、光源装置の構成が簡略で、厚さが薄く、質量が小さい。このため、液晶表示装置全体についても、構成の簡略化、薄型化及び軽量化を図ることができる。
【０１４２】
また、本実施形態においては、光源装置の点灯／消灯を画素行毎に制御することができるため、シャッタ方式及びカラーフィールドシーケンシャル方式の駆動方法を適用した場合に、無駄な応答待ち時間を削減することができる。これにより、光源装置の点灯時間を長く設定できるため、光源装置の発光強度を低く抑えることができ、光源のコストを低減することができる。また、走査時間を長く設定できるため、走査速度を低速にすることができ、駆動回路のコストを低減することができる。また、駆動時間に余裕が生じるため、時間の配分の自由度が高くなり、設計が容易である。
【０１４３】
この設計の容易性に基づく性能面での改善例を以下に示す。この例は、アモルファスシリコンからなる能動層を備えた薄膜トランジスタを画素スイッチとして用いるカラーフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を作製する場合である。逆スタガ構造のアモルファスＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）において、ゲート配線電極としてシート抵抗が２Ω／□のクロミウム電極を用い、ソース配線電極としてシート抵抗が０．０６Ω／□のアルミニウム電極を用いる。１色当たりのサブフレーム周波数を３６０Ｈｚとし、画素及び蓄積容量への書込時間における書込率を８０％とし、１サブフレーム中のゲート配線の走査時間を１．１ミリ秒未満とする。また、画素容量に対する蓄積容量の比率を６５％とする。
【０１４４】
この条件下において、図２７（ａ）に示すように、一括点灯バックライトを使用する場合には、実用的に作製できるカラーフィールドシーケンシャル型液晶表示装置は、対角が１０インチの場合で、画素数仕様はＸＧＡ（１０２４×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は６６％である。ゲート配線電極として、ソース配線電極と同様の低抵抗な材料を使用すると、作製可能な実用的な表示装置は、対角が３０インチの場合で、画素数仕様はＷＸＧＡ（１２８０×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は６８％である。
【０１４５】
一方、図２７（ｂ）に示すように、走査型バックライトを使用する場合には、１サブフレームのゲート配線の走査時間を最大２．７８ミリ秒にすることができる。この走査時間を例えば２．５ミリ秒とすると、実用的に作製できるカラーフィールドシーケンシャル型液晶表示装置は、対角が１３インチの場合で、画素数仕様はＸＧＡ（１０２４×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は６７％である。また、ゲート配線電極として、ソース配線電極と同様の低抵抗な材料を使用すれば、作製可能な実用的な表示装置は、モニタ用途では対角が３２インチで画素数仕様がＷＳＸＧＡ（又は、ＳＸＧＡ＋、１４００×１０２４画素で、走査線が１０２４本）であり、開口率は６６％である。また、テレビ用途では、対角が３６インチで、画素数仕様がＷＸＧＡ（１２８０×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は７０％である。
【０１４６】
このように、本実施形態によれば、画面サイズを従来の２割以上大きくし、且つ、走査線を増やすことが可能である。これは、前述の如く、光源装置と液晶表示パネルとを相互に同期して走査するためである。
【０１４７】
なお、本実施形態に係る表示装置においては、走査線毎に光源装置の発光を独立して制御することができるため、表示領域内における一部の領域の輝度を他の領域よりも低くしたり、色調を変えたりすることが可能である。これにより、画像表示の一部を光源装置によって行うことができる。例えば、一部の領域が暗く、他の一部の領域が明るい画像を表示する際に、暗い領域の発光強度を明るい領域の発光強度よりも低くすれば、暗い領域において、階調数を減らすことなく、画像を表示することができる。これにより、暗い領域が黒く潰れることを防止できる。また、画像において特に強調したい領域を、他の領域よりも明るくすることもできる。
【０１４８】
次に、本発明の第１９の実施形態について説明する。図２８は、本実施形態に係る液晶表示装置を示す光学モデル図であり、図２９は、図２８に示す両面プリズムシートを示す断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、スキャンバックライト方式による立体表示装置である。図２８に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１２１においては、バックライトとして、光源装置１２２が設けられている。また、光源装置１２２と液晶表示パネル１０２との間には、両面プリズムシート１２３が設けられている。
【０１４９】
光源装置１２２においては、ファイバ列３の両側に光方向制御器１２４及び１２５が設けられており、光方向制御器１２４には３本の基幹ファイバ１２６乃至１２８が光学的に接続されており、光方向制御器１２５には他の３本の基幹ファイバ１２９乃至１３１が光学的に接続されている。また、ファイバ列３においては、連続して配置された３本の光ファイバが１つのブロックを構成しており、各ブロックに属する第１の光ファイバの一端は基幹ファイバ１２６に接続されており、他端は基幹ファイバ１２９に接続されており、第２の光ファイバの一端は基幹ファイバ１２７に接続されており、他端は基幹ファイバ１３０に接続されており、第３の光ファイバの一端は基幹ファイバ１２８に接続されており、他端は基幹ファイバ１３１に接続されている。これらの光ファイバの形状は、例えば図１４に示す光ファイバ５５と同じである。
【０１５０】
また、図２９に示すように、両面プリズムシート１２３は透明材料からなる板状部材である。両面プリズムシート１２３のファイバ列３側の面には、光ファイバ２の配列方向（図１参照）に延びる複数のプリズムからなるプリズム列１３２が形成されている。各プリズムの長手方向に直交する断面の形状は三角形である。また、両面プリズムシート１２３の液晶表示パネル１０２側の面には、レンチキュラーレンズ１３３が形成されている。プリズム列１３２を構成する各プリズムとレンチキュラーレンズ１３３を構成する各シリンドリカルレンズとは１対１で対応しており、シリンドリカルレンズはプリズムが延びる方向に延びており、液晶表示パネル１０２の表面に垂直な方向から見て、シリンドリカルレンズの頂線はプリズムの稜線と重なっている。液晶表示パネル１０２においては、相互に平行に且つ離隔して配置された２枚の透明基板１３４及び１３５が設けられており、透明基板１３４と透明基板１３５との間には液晶層１３６が設けられている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１８の実施形態と同様である。
【０１５１】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示装置の動作、即ち、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法について説明する。本実施形態においては、光方向制御器１２４及び１２５からファイバ列３に交互に光を入射させる。そして、光方向制御器１２４から光を入射させるときには、液晶表示パネル１０２に左眼用の画像を表示させ、光方向制御器１２５から光を入射させるときには、液晶表示パネル１０２に右眼用の画像を表示させる。
【０１５２】
光方向制御器１２４からファイバ列３の光ファイバに入射した光は、光ファイバの切込から出射するが、このときの出射方向は、上方向、即ち、両面プリズムシート１２３に向かう方向から光方向制御器１２４から遠ざかる側に傾斜した方向である。この光は、両面プリズムシート１２３のプリズム列１３２に入射し、全反射条件を満たす光のみが両面プリズムシート１２３内を通過して、両面プリズムシート１２３から出射する。このとき、この出射光は、レンチキュラーレンズ１３３の作用により、上方向から光方向制御器１２４から遠ざかる側に大きく傾斜して出射する。この光は、液晶表示パネル１０２の液晶層１３６を透過することにより左眼用の画像が付加され、観察者の左眼に向かって進行する。
【０１５３】
また、光方向制御器１２５からファイバ列３の光ファイバに入射した光は、光ファイバの切込から出射するが、このときの出射方向は、上方向から光方向制御器１２５から遠ざかる側に傾斜した方向である。この光は、両面プリズムシート１２３のプリズム列１３２に入射し、全反射条件を満たす光のみが両面プリズムシート１２３内を通過して、両面プリズムシート１２３から出射する。このとき、この出射光は、レンチキュラーレンズ１３３の作用により、上方向から光方向制御器１２５から遠ざかる側に大きく傾斜して出射する。この光は、液晶表示パネル１０２の液晶層１３６を透過することにより右眼用の画像が付加され、観察者の右眼に向かって進行する。これにより、観察者は立体画像を認識することができる。
【０１５４】
なお、両面プリズムシート１２３の厚さを０．４ｍｍとし、透明基板１３４及び１３５の厚さを夫々０．５ｍｍとすると、両面プリズムシート１２３から出射する光の進行方向と液晶表示パネルに垂直な方向上とのなす角度θ１は、２０°となる。
【０１５５】
そして、左眼用画像を表示する際にも、右眼用画像を表示する際にも、前述の第１８の実施形態と同様な方法により、各ブロックに属する３本の光ファイバを時分割で順次発光させると共に、液晶表示パネル１０２に各色の画像を時分割で表示して、カラーフィールドシーケンシャル（色時分割）表示を行う。本実施形態においては、カラーフィールドシーケンシャル表示とフィールドシーケンシャル立体表示とを同時に行うため、画像を切り替える周波数は、３６０Ｈｚ以上とすることが好ましい。
【０１５６】
次に、比較のために、従来のレンチキュラーレンズを使用した立体表示装置について説明する。図３０は、従来の液晶表示装置を示す断面図である。図３０に示すように、この従来の液晶表示装置１４１においては、面状に光を出射する光源装置１４２、液晶表示パネル１４３及びレンチキュラーレンズ１４４がこの順に設けられており、液晶表示パネル１４３においては、２枚の透明基板１４５及び１４６が、相互に平行に且つ離隔して設けられており、両透明基板間には、液晶層１４７が配置されている。また、液晶表示パネル１４３の各画素１４８には、右眼用サブ画素１４９及び左眼用サブ画素１５０が対になって設けられている。そして、レンチキュラーレンズ１４４の各シリンドリカルレンズが、各画素列に対応している。
【０１５７】
この従来の液晶表示装置１４１においては、右眼用サブ画素１４９に右眼用の画像を表示させると共に、左眼用サブ画素１５０に左眼用の画像を表示させる。そして、光源装置１４２から光を出射させる。これにより、光源装置１４２から出射した光の一部は、右眼用サブ画素１４９を透過し、この右眼用サブ画素１４９が属する画素列に対応するシリンドリカルレンズによって屈折し、観察者の右眼に向かう。また、光源装置１４２から出射した光の他の一部は、左眼用サブ画素１５０を透過し、この左眼用サブ画素１５０が属する画素列に対応するシリンドリカルレンズによって屈折し、観察者の左眼に向かう。これにより、観察者に立体画像を認識させる。なお、透明基板１４５及び１４６の厚さを夫々０．５ｍｍとすると、レンチキュラーレンズ１４４から出射する光の進行方向と液晶表示パネルに垂直な方向上とのなす角度θ２は、１２°となる。
【０１５８】
この従来の液晶表示装置においては、立体画像を表示するために、各画素を右眼用及び左眼用の２つのサブ画素に分割する必要がある。また、カラーの立体画像を表示するためには、右眼用サブ画素及び左眼用サブ画素を更に夫々ＲＧＢの３つのサブ画素に分割する必要がある。この結果、１つの画素を６つのサブ画素に分割することになってしまい、開口率が低下する。また、液晶表示パネルにおいては、各サブ画素毎に信号配線を敷設する必要があるため、信号配線の数が増大してしまい、信号配線の引き回し量が増大すると共に、各信号配線を細くせざるを得なくなり、信号配線における遅延量が増大する。更に、各画素の位置を各シリンドリカルレンズの位置に対応させる必要があるため、組立てが困難である。
【０１５９】
これに対して、本実施形態によれば、時分割で立体表示及びカラー表示を行っているため、各画素を６つのサブ画素に分割する必要がない。このため液晶表示装置の解像度又は開口率を高くすることができる。即ち、空間的に画素を分割する場合に比べて、６倍の面積効率が得られ、極めて臨場感が高い立体表示を行うことができる。また、従来の液晶表示装置１４１と比較すると、信号配線の数が６分の１であるため、信号配線の引き回し量が低減すると共に、各信号配線を太くすることが可能になり、信号配線における遅延量が減少する。更に、信号配線の引き回し量が減少するため、表示パネルにおける額縁部分を小さくすることができる。更にまた、画素の位置とシリンドリカルレンズの位置をの間に特別な制約がなく、光学的又は主観的な不具合が生じない範囲で、自由な設計が可能である。更にまた、２次元表示と３次元表示とを切り替えた場合でも、画素数は変化しない。
【０１６０】
次に、本発明に係る光源装置の製造方法の実施形態について説明する。先ず、本発明の第２０の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態に係る光源装置の製造方法の実施形態である。
【０１６１】
先ず、図１に示す光ファイバ２及び基幹ファイバ５乃至７を作製する。光ファイバ２及び基幹ファイバ５乃至７の作製方法は共通である。先ず、プラスチック製光ファイバ（ＰＯＦ）又は石英製光ファイバを用意し、この光ファイバに切込を形成する。切込の形成方法には種々の方法があるが、例えば、下記（１）乃至（５）のような方法で形成可能である。
【０１６２】
（１）切削機により直接、切削加工する。（２）光ファイバを１列に配列させて、その上にマスクを重ねる。このマスクには、切込を形成する予定の領域にスリットが形成されている。そして、マスクの上から研磨剤を使って光ファイバを研磨する。（３）光ファイバを１列に配列させて、その上にフォトレジスト又はドライフィルムレジスト等の感光性レジストを成膜し、この感光性レジストを、切込を形成する予定の領域に開口部が形成されるようにパターニングした後、これをマスクとしてエッチングする。（４）金型を作製し、加圧又は射出等の手法で成型する。（５）レーザ加工により切込を形成する。
【０１６３】
図２に示すように、光ファイバの全長にわたって同じ形状の切込を形成する場合は、（１）の切削法において、切削機の刃の角度を一定の角度に設定して切削するか、（３）のエッチング法が好適である。特に複雑な形状の切込を形成する場合は、（４）の金型を用いた加圧成型法、及び（５）のレーザ加工法が好適である。また、加工精度が若干低くても低コストで形成したい場合は、（２）のマスク研磨法が有利である。本実施形態においては、（１）の切削法を実施する。このようにして、光ファイバ２及び基幹ファイバ５乃至７を作製する。
【０１６４】
次に、図１に示すように、切込が形成された光ファイバ２を一列に配列させて、これらの光ファイバ２間を透明材料により埋め込み、光ファイバ２同士を接着する。この透明材料には、光ファイバ２のクラッド１２と同程度の屈折率を持つものを使用し、例えば、後の工程において良好な加工性を得るために、樹脂材料を使用する。このようにして、ファイバ列３を作製する。
【０１６５】
一方、ファイバ列３とは別に、光方向制御器４を作製する。光方向制御器４の材料には、種々の材料が使用可能であるが、本実施形態においては、加工が容易であり且つ軽量である樹脂材料を使用する。金型を準備し、射出成形により、図３に示すような形状の樹脂成型体を成型する。そして、この樹脂成型体の表面の一部に反射膜を成膜することにより、ミラー１４乃至１６を形成する。これにより、光方向制御器４を作製する。
【０１６６】
次に、ファイバ列３、光方向制御器４及び基幹ファイバ５乃至７を、図１に示すように配置する。その後、各構成要素間に、光硬化樹脂を充填する。そして、自己形成光導波路技術を応用して、各構成要素間を光学的に接続する。以下、自己形成光導波路技術の原理を説明する。図３１（ａ）乃至（ｅ）は、この自己形成光導波路技術の原理を示す断面図であり、図３２は、この自己形成光導波路技術により、ミラーを介在させた光路を形成する方法を示す断面図である。
【０１６７】
先ず、図３１（ａ）に示すように、未硬化の光硬化樹脂２０１内に、光ファイバ２０２の一端部２０２ａを設置する。次に、図３１（ｂ）に示すように、光ファイバ２０２の他端部（図示せず）から光ファイバ２０２内に光を導入し、一端部２０２ａからビーム２０３を出射させる。このビーム２０３は、その光軸上で最も強度が強く、強度分布が軸対称の広がりを持ったガウス型ビームとなる。すると、図３１（ｃ）に示すように、光硬化樹脂２０１における最も強い光が照射される部分、即ち、ビーム２０３の光軸の近傍に相当する部分が、光重合反応により硬化する。光硬化樹脂２０１が硬化すると、その屈折率が上昇する。これにより、テーパー部２０４が形成される。
【０１６８】
そして、図３１（ｄ）に示すように、光硬化樹脂２０１の硬化が進むにつれて、硬化部分と未硬化部分との間の屈折率の差によって、ビーム２０３は徐々に光軸上に閉じ込められる。光が完全に閉じ込められると、周囲よりも屈折率が高い直線部２０５が形成される。このとき、未硬化の光硬化樹脂２０１に含まれる反応開始剤は、硬化部分、即ち、直線部２０５に偏在していく。このため、光硬化樹脂２０１において、直線部２０５とそれ以外の部分とは組成が異なってくる。
【０１６９】
次に、図３１（ｅ）に示すように、加熱等の手段により、光硬化樹脂２０１の直線部２０５以外の部分を硬化させて、硬化後樹脂２０６とする。このとき、直線部２０５と硬化後樹脂２０６とはその組成が相互に異なるため、屈折率も相互に異なる。これにより、直線部２０５がその屈折率が相対的に高いコアとなり、硬化後樹脂２０６がその屈折率が相対的に低いクラッドとなる光導波路が形成される。
【０１７０】
このように、光ファイバから出射する光を光硬化樹脂内に導入することにより、所望の領域内を光が伝播する光導波路を自己整合的に形成することができる。このため、このような光導波路は自己形成光導波路と呼ばれる。また、光導波路間を光学的に接続するために、電極間を電気的に接続するハンダになぞらえて、光ハンダと呼ばれることもある。
【０１７１】
なお、前述の図３１（ｅ）に示す工程において、加熱により光硬化樹脂２０１の直線部２０５以外の部分を硬化させる替わりに、光硬化樹脂２０１における直線部２０５以外の部分を除去し、この除去部分により屈折率が低い他の樹脂を満たし、この樹脂を硬化させてクラッドを形成してもよい。また、後述するように、光硬化樹脂として２液混合型の光硬化樹脂を使用してもよい。
【０１７２】
また、この自己形成光導波路の技術を、ミラーを含む光学系に応用することで、光の進行方向を制御することも可能である。即ち、図３２に示すように、光ファイバ２０２を配置し、この光ファイバ２０２から出射されるビーム２０３の進路上に、ミラー２０７を配置する。ミラー２０７の反射面は、ビーム２０３の光軸に対して例えば４５°の角度をなすようにする。そして、光ファイバ２０２及びミラー２０７からなる光学系の周囲を、未硬化の光硬化樹脂２０１により覆う。
【０１７３】
この状態で、光ファイバ２０２からビーム２０３を出射させる。これにより、ビーム２０３は、未硬化の光硬化樹脂２０１内をミラー２０７に向かって直進し、ミラー２０７の反射面により反射されて、その進行方向を９０°変化させて光硬化樹脂２０１内を直進する。ビーム２０３は、その光軸上が最も強度が強く、強度分布が軸対称の拡がりを持ったガウス型ビームである。ビーム２０３の光軸近傍において光硬化樹脂２０１の硬化が始まると、テーパー部２０４が形成されて光が閉じ込められ、やがて直線部２０５が形成される。この直線部２０５は、ミラー２０７の反射面で垂直に折れる。この屈曲部では、エバネッセント光及び屈曲部前後の漏光が重なることによる光硬化部が発生し、径が若干広がる。しかし、この拡がりは微小なため、入射された光は、形成された自己形成光導波路に沿って、例えば垂直に方向を変える。そして、前述の如く、未硬化の光硬化樹脂２０１における直線部２０５以外の部分を、直線部２０５よりも屈折率が低い硬化後樹脂とすることにより、自己形成光導波路を作製する。
【０１７４】
本実施形態においては、上述の自己形成光導波路の技術を、図１に示す光ファイバ２と光方向制御器４との間の機械的及び光学的接続、光方向制御器４と基幹ファイバ５との間の機械的及び光学的接続、並びに光方向制御器４と基幹ファイバ６との間の機械的及び光学的接続に適用する。図３３は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図であり、図３４は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【０１７５】
先ず、図３３に示すように、ファイバ列３、光方向制御器４、基幹ファイバ５及び６を所定の位置関係になるように配置する。そして、周囲の雰囲気を乾燥窒素により満たす。これは、次の２点の理由による。第１に、光硬化樹脂の硬化時に酸素が存在すると、特に光ラジカル重合系樹脂に関して、しばしば硬化を抑制するためである。第２に、光硬化樹脂の硬化時に水分が存在すると、特に光カチオン重合系樹脂に関して、硬化に影響を及ぼすためである。従って、雰囲気中から水分及び酸素をできる限り排除するために、乾燥窒素を使用する。
【０１７６】
次に、ファイバ列３の光ファイバ２における光方向制御器４側の端部、光方向制御器４並びに基幹ファイバ５及び６の表面に、２液混合型の光硬化性樹脂混合液２０９（図３４参照）を塗布する。これにより、光ファイバ２と光方向制御器４との間、光方向制御器４と基幹ファイバ５との間、及び光方向制御器４と基幹ファイバ６との間に、光硬化性樹脂混合液２０９を充填する。このとき、基幹ファイバ５及び６に形成された切込１７内にも、光硬化性樹脂混合液２０９を充填する。光硬化性樹脂混合液２０９の粘性は、液が所望の領域以外の領域に多量に流出しない程度に高く、且つ、各構成要素（光ファイバ２、光方向制御器４並びに基幹ファイバ５及び６）の形状に追従する程度に低いことが望ましい。但し、液の塗布量を正確に制御することによって、この粘性の許容範囲を広げることができる。
【０１７７】
光硬化性樹脂混合液２０９は２種類の樹脂により構成する。即ち、光ラジカル重合系の樹脂Ａと、光カチオン重合系の樹脂Ｂである。混合比率は、例えば、体積率で、樹脂Ａ：樹脂Ｂ＝７：３とする。このように重合過程が異なる２種類の樹脂を混合させることにより、共重合が生じなくなる。樹脂Ａに添加され、光照射によりラジカルを発生する光ラジカル重合開始剤には、例えば、芳香族カルボニル化合物を使用し、例えば、波長が５００ｎｍ程度の青色光の領域に光感度を持つ材料を使用する。一方、樹脂Ｂに添加され、光照射によりルイス酸を発生する光カチオン重合開始剤には、例えば、芳香族ジアゾニウム塩を使用し、例えば、波長が５００ｎｍ程度の青色光の領域にほとんど光感度を持たない材料を使用する。
【０１７８】
次に、ファイバ列３の上方、即ち、切込１３が形成されている側に、ファイバ列３における光方向制御器４側の端部を除く部分に対向するように、面平行光源２１０を配置する。面平行光源２１０は、略平行な青色光を一定の領域において面状に出射するものである。そして、面平行光源２１０から見て光方向制御器４側に、光遮蔽板２１１を配置し、面平行光源２１０から出射した漏光及び拡散光が光硬化性樹脂混合液２０９を直接照射しないようにする。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９の予期しない硬化を抑制する。
【０１７９】
この状態で、面平行光源２１０から青色光を出射させる。出射された青色光は、光ファイバ２の切込１３から光ファイバ２のコア１１に入射し、このコア１１内を伝播して、光ファイバ２の光方向制御器４側の端部から出射する。切込１３は、本来は光ファイバ２のコア１１を伝播する光に対して光出射部として作用するものであるが、光路は可逆であるため、光ファイバ２の外部から照射される光に対しては、光ファイバ２の内部へ光を導入する光入射部として作用する。そして、光ファイバ２から出射した青色光は、光方向制御器４に向かって光硬化性樹脂混合液２０９内を伝播する。
【０１８０】
図３４に示すように、光方向制御器４のミラー１４に対向して配置されている光ファイバ２から出射した光のビーム２１２は、光硬化性樹脂混合液２０９内を伝播してミラー１４に到達し、ミラー１４により反射されて再び光硬化性樹脂混合液２０９内を伝播し、基幹ファイバ５の切込１７に到達する。そして、切込１７から基幹ファイバ５の内部に導入される。これにより、光ファイバ２とミラー１４との間を略直線的に接続する自己形成光導波路２１３が形成されると共に、ミラー１４と基幹ファイバ５との間を略直線的に接続する自己形成光導波路２１４が形成される。この結果、光ファイバ２と基幹ファイバ５との間に、ミラー１４が介在した光導波路が形成される。同様に、光方向制御器４のミラー１５に対向する位置に配置された光ファイバ２と基幹ファイバ６との間には、ミラー１５が介在した光導波路が形成される。また、基幹ファイバ５及び６に形成された切込１７の内部も光硬化性樹脂混合液２０９により満たされているため、切込１７の内部にも自己形成光導波路が形成される。
【０１８１】
このとき、樹脂Ａは光ラジカル重合系の樹脂であり、光ラジカル重合開始剤（増感剤）として、青色光の領域に光感度を持つ芳香族カルボニル化合物を使用しているため、光硬化性樹脂混合液２０９内においてビーム２１２の光軸近傍部分が硬化する際には、樹脂Ａのみが選択重合により硬化し、樹脂Ｂは光導波路外に排除される。これにより、光導波路においては樹脂Ａの濃度が相対的に高くなり、光導波路外の未硬化部分においては、樹脂Ａの濃度が相対的に低くなる。
【０１８２】
そして、光ファイバ２と基幹ファイバ５及び６とを接続する自己形成光導波路を形成した後、光硬化性樹脂混合液２０９全体に対して紫外光を照射する。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９における未硬化部分が硬化する。この紫外線照射工程では、樹脂Ａ及び樹脂Ｂが共に硬化する。この結果、青色光により硬化した自己形成光導波路と、紫外線により硬化したその周囲の部分とは、樹脂の組成が相互に異なり、このため屈折率が相互に異なる。前述の例えば７：３という混合比率は、この紫外線照射工程で作製された硬化樹脂の屈折率が、青色光によって形成された自己形成光導波路の屈折率に対して、全反射条件を満たす程度に低くなるように決定されたものである。
【０１８３】
なお、前述の図３２においては、自己形成光導波路は、ミラー２０７に到達するまでにテーパ−部２０４から直縁部２０５に移行しているが、本実施形態においては、図３４に示すように、光ファイバ２と光方向制御器４との間の距離が小さいため、ビーム２１２がミラー１４に到達する位置では、自己形成光導波路はまだテーパ−部のままであり、基幹ファイバ５及び６に入射する直前の位置で直線的な形状となる。
【０１８４】
次に、図１に示すように、ファイバ列３の光ファイバ２における光方向制御器４の反対側の端部と基幹ファイバ７とを機械的及び光学的に接続する。また、基幹ファイバ５乃至７の端部に、夫々光源８乃至１０を光学的に接続する。これにより、前述の第１の実施形態に係る光源装置１が製造される。
【０１８５】
以下、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、各構成要素間、即ち、光ファイバ、光方向制御器、基幹ファイバの相互間の光学的な接続に自己形成光導波路技術を応用することにより、各構成要素間を精度良く確実に光接続することができる。このため、各構成要素間の接続に伴う光のロスが少なく、光利用効率が極めて高い光源装置を製造することができる。
【０１８６】
また、本実施形態においては、２種類の樹脂を混合した光硬化性樹脂混合液を使用し、青色光によって光自己形成光導波路を形成した後、周囲の未硬化の光硬化樹脂を紫外線により硬化させているため、コアの形成、クラッドの形成、及び構成要素同士を接着することによるパッケージングを、一連の工程として簡便に実現できる。従って、光源装置の製造コストを低減することができる。
【０１８７】
更に、本実施形態においては、各構成要素間が自己形成的に光接続されるために、互いの位置合わせの精度がそれほど高くなくてもよい。その理由は、図３４に示すように、基幹ファイバ５の切込１７と自己形成光導波路２１４とは一体化し、且つ、自己形成光導波路２１４の直径が切込１７の幅よりも大きくなるため、自己形成光導波路２１４の光軸と切込１７の中心とが多少ずれても、基幹ファイバ５内を伝播した光が切込１７を介して自己形成光導波路２１４内に導入される際には、光が外部に漏洩することがなく、自己形成光導波路２１４内に確実に導入できるためである。従って、本実施形態においては、光源装置の組立に際して各構成要素間の位置合わせが容易であり、製造コストを低減できる。
【０１８８】
更にまた、本実施形態においては、自己形成光導波路の作製に用いる光の強度、光ファイバ及び基幹ファイバのコアの直径、並びに光硬化樹脂の光感度及び硬化特性にもよるが、通常、１分間弱、例えば３０秒間程度の光照射で、自己形成光導波路を形成できる。また、未硬化の樹脂を紫外光で硬化する処理も２分間程度で達成される。このように、自己形成光導波路の作製は、必要とされる処理時間が短いため、スループットが極めて高く、結果として、製造コストを低減できる。
【０１８９】
なお、本実施形態においては、青色光領域における感度が相互に異なる２種類の光重合開始剤を用いたが、この感度が異なる波長領域は特に青色でなくてもよく、使用時に扱いやすい波長領域であれば問題ない。また、光重合開始剤に関しても、種々のものが使用できる。例えば、光ラジカル重合開始剤には、分子開裂型、水素引き抜き型、エキサイプレックス形成型等の各種の反応を利用する材料が使用できる。また、重合開始剤と共に用いられるモノマ及び線状ポリマ又は不飽和オリゴマーにも、種々の材料が使用できる。一方、光カチオン重合開始剤としても、例示した芳香族ジアゾニウム塩だけでなく、芳香族ヨードニウム塩又は芳香族スルホニウム塩等が使用できる。また、本実施形態においては、光ラジカル重合系及び光カチオン重合系という重合過程が相互に異なる２種類の樹脂を用いて共重合を防いでいるが、これ以外の重合過程として、例えば、二重結合へのチオール基の付加反応のような光付加反応系も使用できる。この反応系は、酸素の影響が少なく、空気存在下でも硬化しやすいという利点がある。これらの重合過程が異なる複数の樹脂を用いることで、共重合を防ぐことが可能であり、また、自己形成光導波路の形成後に、その周囲のクラッドも容易に形成することができる。
【０１９０】
次に、本発明の第２１の実施形態について説明する。図３５は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図であり、図３６は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。図３５に示すように、本実施形態は、前述の第２０の実施形態と比較して、面平行光源２１０及び光遮蔽板２１１（図３３参照）を使用せずに、基幹ファイバ５及び６の端部に夫々光源２１６を接続する点が異なっている。光源２１６は、例えば、波長が４８８ｎｍの青色レーザを出射するＬＥＤである。
【０１９１】
これにより、本実施形態においては、自己形成光導波路を作製するための光の進行方向が、前述の第２０の実施形態と比較して逆になる。即ち、前述の第２０の実施形態においては、面平行光源２１０から出射した青色光は、光ファイバ２→光方向制御器４→基幹ファイバ５又は６の経路で進行するが、本実施形態においては、光源２１６から出射した青色光は、基幹ファイバ５又は６→光方向制御器４→光ファイバ２の経路で進行する。この結果、図３６に示すように、基幹ファイバ５と光ファイバ２との間に形成される光導波路は、基幹ファイバ５側が細く、光ファイバ２に近づくにつれて太くなる。そして、青色光により自己形成光導波路２１７を形成した後、光硬化性樹脂混合液２０９全体に紫外線を照射して未硬化部分を硬化させる。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９２】
本実施形態によれば、前述の第２０の実施形態とは異なり、面状光源として用いるときと同じ方向に光を伝播させることにより自己形成光導波路を形成しているため、面平行光源２１０及び光遮蔽板２１１（図３３参照）を用意する必要がない。従って、本実施形態においては、光硬化樹脂用の光源２１６及び光硬化性樹脂混合液２０９全体を硬化させるための紫外光源以外に専用の装置を用意する必要がない。このため、光源装置の製造コストをより一層低減することができる。
【０１９３】
なお、本実施形態においては、光ファイバ２と基幹ファイバ７（図１参照）との間にも光硬化性樹脂混合液２０９を充填し、基幹ファイバ７の端部にも光源２１６を接続することにより、光ファイバ２と基幹ファイバ７との間にも自己形成光導波路を形成してもよい。これにより、基幹ファイバ５乃至７が全て自己形成光導波路によりファイバ列３に接続されるため、光源装置１の光の利用効率をより一層高めることができると共に、光源装置１の製造をより一層容易にし、その製造コストを低減することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９４】
次に、本発明の第２２の実施形態について説明する。図３７は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図であり、図３８は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。図３７に示すように、本実施形態は、前述の第２０の実施形態と第２１の実施形態とを組み合わせた実施形態である。即ち、本実施形態においては、図３７に示すように、面平行光源２１０から青色光を出射させて、この青色光を光ファイバ２→光方向制御器４→基幹ファイバ５又は６の経路で伝播させると共に、基幹ファイバ５及び６に光源２１６を接続して、この光源２１６から出射した青色光を、基幹ファイバ５又は６→光方向制御器４→光ファイバ２の経路で伝播させる。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９５】
上述の如く、本実施形態においては、光ファイバ２、光方向制御器４、基幹ファイバ５又は６からなる光経路の両側から青色光を入射する。これにより、図３８に示すように、光硬化性樹脂混合液２０９中に形成される自己形成光導波路２１８においては、その両端部、即ち、光ファイバ２及び基幹ファイバ５又は６に接する部分の直径は、夫々光ファイバ２の直径及び基幹ファイバ５又は６の直径と略等しくなり、その中央部に向かうにつれて、その直径は連続的に大きくなる。この結果、自己形成光導波路２１８により、光ファイバ２と基幹ファイバ５及び６との間の全領域を、滑らかに接続することが可能である。これにより、自己形成光導波路２１８及びその両端の接続部分における光の損失が小さくなり、光の利用効率がより一層向上する。
【０１９６】
前述の第２１の実施形態においては、図３６に示すように、自己形成光導波路２１７と光ファイバ２との接続部分において、自己形成光導波路２１７の直径が光ファイバ２の直径よりも大きくなるため、若干の光の損失が生じる。これに対して、本実施形態によれば、この接続部分における光の損失が殆ど生じない。但し、本実施形態においては、光源２１６の他に、面平行光源２１０及び光遮蔽板２１１を容易する必要があるため、前述の第２１の実施形態と比較して、製造コストが高くなる。このため、光源装置を製造する方法として前述の第２１の実施形態を採用するか本実施形態を採用するかは、光源装置に要求される性能及びコストを勘案して決定すればよい。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９７】
次に、本発明の第２３の実施形態について説明する。前述の如く、光硬化性樹脂混合液中に酸素が存在すると、光ラジカル重合系の樹脂Ａの硬化が阻害される。本実施形態においては、この特性を利用して、次のような製造方法を実施する。先ず、本実施形態において実施する自己形成光導波路の作製方法、即ち、酸素による樹脂の硬化阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法の原理を説明する。図３９（ａ）乃至（ｃ）は、酸素による樹脂の硬化阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法の原理をその工程順に示す断面図である。
【０１９８】
先ず、図３９（ａ）に示すように、光ファイバ２０２の表面に所定量の酸素を吸着させた後、光ファイバ２０２の周囲の雰囲気を乾燥窒素とし、光ファイバ２０２の周囲に、未硬化の光硬化樹脂２０１を配置する。光硬化樹脂２０１としては、前述の光硬化性樹脂混合液２０９と同様に、２液混合型の樹脂液を使用する。そして、光ファイバ２０２の一端部２０２ａからビーム２０３を出射させる。
【０１９９】
これにより、図３９（ｂ）に示すように、光硬化樹脂２０１におけるビーム２０３の光軸近傍の部分が硬化し始めるが、このとき、光ファイバ２０２に吸着していた酸素が、光ファイバ２０２の近傍において、光硬化樹脂２０１の硬化を阻害する。この結果、光硬化樹脂２０１におけるビーム２０３に照射される部分であって光ファイバ２０２に接する部分に、酸素阻害による未硬化部分２２０が発生し、径の細りが発生する。即ち、テーパー部２０４の形状が、光ファイバ２０２に接する部分がくびれた形状となる。
【０２００】
そして、図３９（ｃ）に示すように、この酸素阻害による未硬化部分２２０は、光硬化樹脂２０１の硬化が進みテーパー部２０４の先に直線部２０５が形成された後も残留する。これにより、光ファイバ２０２に接する部分の直径が、光ファイバ２０２のコアの直径よりも細い自己形成光導波路２０８が作製される。
【０２０１】
次に、上述の酸素阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法を、本実施形態に適用する場合について説明する。図４０（ａ）は前述の第２２の実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図である。先ず、図３７に示すように、ファイバ列３、光方向制御器４、基幹ファイバ５及び６を所定の位置に配置する。そして、ファイバ列３、光方向制御器４、基幹ファイバ５及び６の表面に所定量の酸素を吸着させた後、周囲の雰囲気を乾燥窒素とする。その後、各構成要素間に光硬化性樹脂混合液２０９を充填する。
【０２０２】
次に、面平行光源２１０に青色光を出射させ、この青色光を、切込１３を介して光ファイバ２内に導入すると共に、光源２１６に青色光を出射させ、この青色光を基幹ファイバ５及び６内に導入する。これにより、前述の第２２の実施形態と同様に、光硬化性樹脂混合液２０９内に、光ファイバ２と基幹ファイバ５とを相互に光接続する自己形成光導波路２２１（図４０（ｂ）参照）及び光ファイバ２と基幹ファイバ５とを相互に光接続する自己形成光導波路を形成する。その後、光硬化性樹脂混合液２０９全体に紫外線を照射することにより、光硬化性樹脂混合液２０９の未硬化部分を硬化させる。
【０２０３】
次に、本実施形態の動作について、前述の第２２の実施形態と比較して説明する。図４０（ａ）に示すように、前述の第２２の実施形態においては、光ファイバ２と基幹ファイバ５との間に形成される自己形成光導波路２１９の直径は、光ファイバ２と接する部分では光ファイバ２のコア１１の直径と略等しく、この光ファイバ２と接する部分から光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。一方、基幹ファイバ５に接する部分では切込１７の幅と略等しく、この基幹ファイバ５に接する部分から光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。
【０２０４】
これに対して、図４０（ｂ）に示すように、本第２３の実施形態においては、光ファイバ２と基幹ファイバ５との間に形成される自己形成光導波路２２１の両端部に、酸素阻害による未硬化部分２２２が形成される。このため、自己形成光導波路２２１の直径は、光ファイバ２と接する部分では光ファイバ２のコア１１の直径よりも小さく、光ファイバ２から離れると急激に大きくなり、光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。一方、基幹ファイバ５に接する部分では切込１７の幅よりも小さく、切込１７から離れると急激に大きくなり、光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。
【０２０５】
次に、本実施形態の効果について説明する。前述の第２２の実施形態において、自己形成光導波路２１８の光ファイバ２に接する側の端部の直径及び光軸が、光ファイバ２のコア１１の直径及び光軸と一致していれば問題はない。しかしながら実際には、自己形成光導波路２１８は、その両側から青色光を入射させることによって形成されるため、基幹ファイバの切込１７から出射された青色光により、自己形成光導波路２１８の端部の直径は光ファイバ２のコア１１の直径よりも若干大きくなり、その光軸は光ファイバ２のコア１１の光軸に対して若干ずれることがある。この場合、自己形成光導波路２１８を導波してきた光の一部が、光ファイバ２のコア１１に入射できなくなり、光の利用効率が低下する。この問題を解決するためには、基幹ファイバ５及び６の光軸と光ファイバ２のコア１１の光軸との間にずれが生じないように十分な位置調整を行えばよいが、そのような位置調整は極めて困難であり、大幅なコストアップを招いてしまう。
【０２０６】
これに対して、本実施形態によれば、自己形成光導波路２１１における光ファイバ２に接する側の端部の直径は、光ファイバ２のコア１１の直径よりも小さいため、この端部の直径が多少大きくなったり、この端部の光軸が多少ずれたりしても、この端部が光ファイバ２のコア１１から外れることがない。このため、光の利用効率が低下することがない。また、基幹ファイバと光ファイバとの間の位置合わせに高い精度が要求されないため、光源装置の製造コストを大きく低減することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２２の実施形態と同様である。
【０２０７】
次に、本発明の第２４の実施形態について説明する。図４１（ａ）は本実施形態における光方向制御器のミラー部分を示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。図４１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態においては、光方向制御器４のミラー１４及び１５（図３参照）として、凹面のミラー２２５を使用する。これにより、基幹ファイバ５及び６の切込１７から出射した光が、ミラー２２５によって集光されるため、この光を光ファイバ２のコアに効率的に導入することができる。また、光ファイバ２から出射した光も、ミラー２２５によって集光されるため、基幹ファイバ５又は６に効率的に導入することができる。これにより、酸素阻害を利用しなくても、両端部が細い自己形成光導波路を形成でき、光の利用効率が向上する。
【０２０８】
凹面のミラー２２５は、前述の第２０の実施形態と同様に、射出成形法によって作製できる。また、例えば、比較的やわらかい素材を外部から圧迫することで凹面を形成することも可能である。この手法としては、例えば、シリコン基板を４５度に切削し、その切削面を圧迫する方法がある。
【０２０９】
なお、前述の第２０乃至２４の実施形態において、光硬化性樹脂混合液に混入する樹脂に、光硬化性だけでなく嫌気硬化性を付与してもよい。例えば、紫外光及び嫌気状態で硬化するＵＶ嫌気接着剤と呼ばれる材料と同様の材料が使用できる。但し、この材料にも、硬化後の屈折率が所望の値になることと、硬化後のコア部分が使用する波長領域で十分に透明であることが要求される。嫌気硬化性を付与することにより、光源装置内の各構成要素の構成が極めて複雑であるため、硬化用の光が十分に行き渡らないような条件下でも、光が当たらない部分は通常、各構成要素又は樹脂材料自体によって酸素が遮断されているため嫌気状態となり、嫌気硬化性によって硬化する。この嫌気硬化の硬化速度を紫外線硬化の硬化速度よりも遅くしておくことで、自己形成光導波路を作製する段階では嫌気硬化による効果がほとんど生じず、クラッド部分を光硬化する段階以降に十分に硬化するようにできる。例えば、嫌気硬化性の速度を３０分間以上としても、光源装置の製造におけるスループットとしては問題ない。このように、嫌気硬化性を付与した樹脂に対しては、対象となる部分の酸素が遮断されている条件であれば、他の要素、例えば熱及び光を、硬化時に必要としない。そのため、窒素雰囲気中に放置するだけでよい。また、特に、嫌気硬化したい領域が樹脂材料自身によって外気から遮断されている場合は、窒素雰囲気中に入れる必要も無く、特別な設備的な工夫なしに反応が進むという利点がある。
【０２１０】
次に、本発明に係る表示装置の製造方法の実施形態、即ち、本発明の第２５の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１８の実施形態に係る表示装置の製造方法である。先ず、前述の第２０乃至２４のいずれかの実施形態により、前述の第１の実施形態に係る光源装置１を作製する。そして、光源装置１の上面に光硬化性樹脂混合液２０９を塗布し、その上に液晶パネル１０２を重ねる。液晶パネル１０２においては、複数の画素１１０がマトリクス状に配列されており、各画素１１０には透明領域が設けられている。
【０２１１】
この状態で、液晶パネル１０２の上方から、例えば青色光を照射する。これにより、この青色光が液晶パネル１０２の各画素１１０の透過領域を通過して、光硬化性樹脂混合液２０９における透過領域の直下に位置する部分に照射される。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９内に、側面が膨らんだ四角錐台形状の自己形成光導波路１１２が形成される。その後、例えば加熱することにより、光硬化性樹脂混合液２０９全体を硬化させる。この結果、光硬化性樹脂混合液２０９における自己形成光導波路１１２以外の未硬化部分が硬化して、透明樹脂層１１１となる。このとき、透明樹脂層１１１の屈折率は、自己形成光導波路１１２の屈折率よりも低くなる。
【０２１２】
このように、本実施形態においては、光源装置１と液晶パネル１０２との間に、液晶パネル１０２の各画素１１０の透過領域に対応するように、複数の自己形成光導波路１１２を形成することにより、光源装置１から出射した光が液晶パネル１０２の透過領域以外の領域へ漏洩することを防止できる。これにより、光源装置１から液晶パネル１０２に効率良く光が伝達される液晶表示装置１０１を製造することができる。
【０２１３】
なお、本実施形態において、液晶パネル１０２の上方から光を照射するときに、光源８乃至１０を点灯してもよい。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９からなる層に、上方、即ち液晶パネル１０２側から光が照射されると共に、下方、即ち光源装置１側からも光が照射され、上下両方向から自己形成光導波路が形成される。この結果、光源装置１の切込１３（図１参照）と液晶パネル１０２の透過領域との間の目合わせが不十分な場合においても、漏光を抑制することができる。
【０２１４】
次に、本発明の第２６の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る表示装置及びその製造方法のより具体的な実施形態である。図４２（ａ）乃至（ｄ）及び図４３（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係る液晶表示装置の液晶パネルの作製方法をその工程順に示す断面図である。
【０２１５】
以下、液晶パネル１０２の作製方法について説明する。先ず、ＴＦＴアレイ基板の作製方法について説明する。図４２（ａ）に示すように、ガラス基板３０１上に、酸化シリコン膜３０２を成膜し、その上にアモルファスシリコン膜３０３を成長させる。次に、このアモルファスシリコン膜３０３にエキシマレーザを照射してアニールし、ポリシリコン膜３０４（図４２（ｂ）参照）とする。次に、図４２（ｂ）に示すように、このポリシリコン膜３０４上に膜厚が１０ｎｍの酸化シリコン膜３０５を成長させる。そして、酸化シリコン膜３０５及びポリシリコン膜３０４をパターニングして選択的に除去する。
【０２１６】
次に、図４２（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３０６を塗布した後、パターニングし、ポリシリコン膜３０４のうち、ｎ型領域となる予定の領域を露出させる。そして、このパターニングされたフォトレジスト膜３０６をマスクとして、リン（Ｐ）イオンをポリシリコン膜３０４に選択的にドーピングする。これにより、ポリシリコン膜３０４中に、ｎチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域３０４ｎが形成される。その後、フォトレジスト膜３０６を除去する。
【０２１７】
次に、図４２（ｄ）に示すように、膜厚が９０ｎｍの酸化シリコン膜を成長させて、酸化シリコン膜３０５と共にゲート絶縁膜３０７を形成する。そして、このゲート絶縁膜３０７にコンタクトホールを形成する。次に、ゲート絶縁膜３０７上にアモルファスシリコン膜３０８及びタングステンシリサイド（ＷＳｉ）膜３０９をこの順に成膜する。その後、タングステンシリサイド膜３０９及びアモルファスシリコン膜３０８をパターニングしてゲート電極３１０を形成する。このとき、ガラス基板３０１の表面に垂直な方向から見て、ゲート電極３１０の外縁は、図４２（ｃ）に示す工程においてフォトレジスト膜３０６により覆われた領域の外縁の内側になるようにして、ゲート電極３１０形成後、ゲート電極３１０をマスクとして再度リンイオンを注入してもよい。これにより、ソース・ドレイン領域３０４ｎとその間に位置するチャネル領域との間に、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain：低不純物濃度ドレイン）領域を形成することができる。
【０２１８】
次に、図４３（ａ）に示すように、フォトレジスト膜３１１を塗布した後、パターニングし、ポリシリコン膜３０４のうち、ｐ型領域となる予定の領域を露出させる。そして、このパターニングされたフォトレジスト膜３１１をマスクとして、ボロン（Ｂ）イオンをポリシリコン膜３０４に選択的にドーピングする。これにより、ポリシリコン膜３０４中に、ｐチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域３０４ｐを形成する。その後、フォトレジスト膜３１１を除去する。
【０２１９】
次に、図４３（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を連続的に成長させて、層間絶縁膜３１２を形成する。そして、この層間絶縁膜３１２に、ゲート絶縁膜３０７に形成したコンタクトホールと連通するように、コンタクト用の穴３１３を形成する。次に、図４３（ｃ）に示すように、アルミニウム膜及びチタン膜をスパッタリング法により成膜して導電膜３１４を形成する。そして、この導電膜３１４をパターニングする。これにより、ソース電極、ドレイン電極、このドレイン電極に接続されるデータ配線、ゲート電極等を形成する。
【０２２０】
次に、図４３（ｄ）に示すように、窒化シリコン膜を成膜して、平坦化膜３１５を形成する。そして、この平坦化膜３１５に、画素スイッチ用ＴＦＴのソース電極に到達するようにコンタクト用の穴３１６を形成する。次に、平坦化膜３１５上にＩＴＯ（indium tin oxide）膜を成膜し、パターニングして、画素電極３１７を形成する。画素電極３１７は、穴３１６を介して画素スイッチ用ＴＦＴのソース電極に接続された透明電極である。そして、全面に配向膜（図示せず）を印刷してラビング処理を施す。
【０２２１】
これにより、プレーナ構造のＴＦＴ、即ち、走査回路のｎチャネルトランジスタ３２１、走査回路のｐチャネルトランジスタ３２２、画素スイッチ用ｎチャネルトランジスタ３２３及び保持容量３２４を備えたＴＦＴアレイ基板３２５が作製される。このＴＦＴアレイ基板３２５には、走査電極駆動回路、信号電極駆動回路、並びに同期回路の一部と共通電極電位制御回路の一部（いずれも図示せず）が形成されている。
【０２２２】
なお、本実施形態においては、図４２（ａ）に示す工程において、アモルファスシリコン膜３０３にエキシマレーザを照射してアニールしてポリシリコン膜３０４としたが、ポリシリコン膜を成長させた後、レーザ照射によりポリシリコンの粒径を改善してもよい。また、レーザとしては、エキシマレーザ以外にも連続発振（ＣＷ）レーザを用いてもよい。更に、レーザ照射でなく、触媒を用いた高速アニールによりアモルファスシリコン膜をポリシリコン化することも可能である。更にまた、誘導加熱等の熱処理によってもポリシリコン化が可能である。更にまた、アモルファスシリコン膜をポリシリコン化する工程を省くことで、アモルファスシリコンＴＦＴアレイを形成することができる。更にまた、本実施形態においては、ゲート電極をタングステンシリサイドにより形成したが、他の導電材料、例えば、クロニウム等により形成してもよい。
【０２２３】
次に、対向基板（図示せず）の作製方法について説明する。先ず、ガラス基板上の全面にＩＴＯ膜を成膜してパターニングして、対向電極を形成する。次に、クロム層を成膜してパターニングして、遮光膜を形成する。なお、遮光膜は、対向電極よりも前に形成してもよい。次に、高さが例えば３．５μｍの柱を形成する。この柱は、セルギャップを保つためのスペーサとして機能すると共に、液晶パネルの耐衝撃性を担保するものである。なお、柱の高さは液晶パネルの設計により適宜選択することができる。次に、全面に配向膜を印刷し、ラビング処理を施す。このとき、ラビング方向は、後の工程において対向基板をＴＦＴアレイ基板に張り合わせたときに、ＴＦＴアレイ基板の配向膜のラビング方向と直交するような方向とする。これにより、対向基板が作製される。
【０２２４】
その後、対向基板の画素領域の外部に紫外線硬化性のシール材を塗布する。そして、前述のＴＦＴアレイ基板３２５と対向基板とを、両基板の配向膜が相互に対向し、そのラビング方向が相互に直交するように、シール材を介して張り合わせる。そして、シール材に紫外線を照射して硬化させることにより、ＴＦＴアレイ基板と対向基板とを相互に接着する。次に、両基板間にネマチック液晶を注入して液晶層を形成する。この液晶層は、その配向方向が両基板間で９０°ねじれたＴＮモードとなる。これにより、液晶パネル１０２を作製することができる。
【０２２５】
なお、本実施形態においては、遮光膜をクロムにより形成したが、本発明はこれに限定されず、遮光膜の材料としては、クロム以外であっても光を遮蔽できる材料であれば使用できることは言うまでもなく、例えば、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）、アルミニウム、銀合金等が使用できる。また、本実施形態においては、遮光膜を対向基板側に設けたが、ＴＦＴアレイ基板側に設けてもよい。ＴＦＴアレイ基板上に遮光用のクロムのパターニング層を形成する場合、３種類の構造がある。第１の構造は、ガラス基板上に遮光用のクロムのパターニング層を形成したものである。遮光用のパターニング層を形成した後は、上述の工程と同様に製造することができる。第２の構造は、上述の構造と同様にＴＦＴアレイ基板を製造後、最後に遮光用のクロムのパターニング層を設けたものである。第３の構造は、上述の構造を作製する途中で、遮光用のクロムのパターニング層を設けたものである。遮光用のクロムによるパターニング層をＴＦＴアレイ基板側に形成した場合は、対向基板に遮光用のクロムによるパターニング層を形成しなくてもよい。この場合、対向基板は、ＩＴＯ膜を全面に形成後、パターニングすることにより作製できる。
【０２２６】
このようにして作製した液晶パネル１０２に、バックライトとして例えば前述の第１の実施形態に係る光源装置を取り付ける。この光源装置は、例えば前述の第２０の実施形態において説明したように、ＬＥＤによる光源、光方向制御器、複数本の光ファイバからなるファイバ列によって構成する。光ファイバシートとしては、例えば、ＪＩＳ Ｃ ６８３９規格により規定されるテープ形光ファイバコードを用いる。このコードに、切削で長さ方向の密度を変えながら切込を入れて、ファイバ列を作製する。
【０２２７】
次に、光方向制御器の作製方法について説明する。先ず、射出成形によって土台を作製する。以下、この光方向制御器の土台を射出成形する場合の具体的な方法を説明する。図４４は、本実施形態における光方向制御器の土台を成形する射出成形機を示す断面図である。
【０２２８】
図４４に示すように、この射出成形機３３１においては、先端に円錐形のノズル３３２が設けられた円筒形のシリンダー３３３が設けられており、シリンダー３３３の周囲には、シリンダー３３３を加熱するヒーター３３４が設けられている。また、シリンダー３３３の上部には、シリンダー３３３内に射出材料３４０を供給する漏斗状のホッパー３３５が取り付けられている。そして、シリンダー３３３内には、ノズル３３２の反対側の端部からスクリュー３３６が挿入されるようになっている。スクリュー３３６の後端部には、このスクリュー３３６を回転させる油圧モーター３３７が連結されており、油圧モーター３３７の後方には、スクリュー３３６を油圧モーター３３７ごとノズル３３２に向けて押圧する油圧シリンダー３３８が設けられている。そして、シリンダー３３３のノズル３３２には金型３３９が連結されており、ノズル３３２から射出された射出材料３４０が金型３３９内に注入されるようになっている。
【０２２９】
本実施形態においては、射出材料３４０として、塗装可能なプラスチックを使用する。例えば、デュポン社製のアセタール樹脂であるＤｅｒｌｉｎ １００Ｐ ＮＣ０１０（商品名）を用いる。樹脂材の溶融温度は２１５℃とする。
【０２３０】
シリンダー３３３内の温度は、例えば、後方部を２３０℃、中央部を２２５乃至２２０℃、前方部、即ちノズル３３２側の部分を２１５℃とし、ノズル３３２の温度は１９０℃とする。また、金型３３９の温度は９０℃に維持する。そして、射出成形時には、シリンダー３３３内において射出材料を溶融状態に保ち、フィラーの摩擦を抑えるために、スクリュー３３６を１秒間当たり１０センチメートル以下の速度で前方向に動かしつつ、１分間当たり１５０回転以下の回転速度で回転させる。また、シリンダー３３３内の圧力は１００ＭＰａに保持する。このようにして、射出材料３４０を、シリンダー３３３のノズル３３２から金型３３９内に射出する。
【０２３１】
次に、金型３３９から成型品を取り出して、この成型品を、温度が８０℃、湿度が０．１％以下である環境に３時間放置して乾燥させる。これにより、光方向制御器の土台が作製される。なお、射出材料はプラスチックに限定されることなく、種々の材料が使用可能である。また、成形条件は使用する材料に依存すると共に成形形状にも依存する。即ち、光方向制御器の土台全体を一体的に成型するか、例えばミラー毎に成形する等、複数個の部品に分割して成型するかによって大きく異なる。金型の設計の都合、成型の精度等に応じて、一括成形にするか、分割成形にするか、また、分割成形にする場合は分割数をいくつにするかを自由に選ぶことができる。
【０２３２】
次に、射出成形された光方向制御器の土台の表面に、反射率が高い塗装材料を吹き付け塗装してミラーを形成し、光方向制御器を作製する。なお、ミラーの形成方法は、吹き付け塗装に限定されず、例えば、蒸着等の手法によって、より反射率が高い金属材料等の被膜を形成してもよい。
【０２３３】
また、本実施形態においては、基幹ファイバに接続する光源として反射型ＬＥＤを使用する。反射型ＬＥＤとしては、例えば、田淵電機株式会社製のＴＯＬＡＴＲ００１Ａ（赤色）、ＴＯＬＡＴＧ００１Ａ（緑色）、ＴＯＬＡＴＢ００１Ａ（青色）を用いる（各々、商品名）。この反射型ＬＥＤは、縦が６ｍｍ、横が６ｍｍ、高さが３ｍｍ程度の箱型のパッケージに入れられており、極めてコンパクトであると共に、箱型であるため設置及び取り扱いが容易である。また、光出射面と反対側の面、又は側面に電極を接続することができるため、基板等に実装する場合においても柔軟性が高く、高密度に実装できる。前述の如く、反射型ＬＥＤは、発光した光の略全てを所望の方向に出射することができるため、光利用効率が高い。特に、前記製品は、箱型パッケージであるため、従来の砲弾型ＬＥＤにみられるような実装上の問題、即ち、高温のリフロー炉を通したときに、エポキシ樹脂と金属リードの間に剥離が生じ、水分侵入による劣化が発生する等の問題が発生しない。
【０２３４】
反射型ＬＥＤと基幹ファイバとの間の接続は、自己形成光導波路によって行う。図４５は、本実施形態に係る光源装置の光源近傍を示す図である。図４５に示すように、１本の基幹ファイバ５の端部側に、レンズ３５１を設け、レンズ３５１から見て基幹ファイバ５の反対側に、３色の反射型ＬＥＤ３５２を配置する。これにより、３色の反射型ＬＥＤ３５２から出射した光が、レンズ３５１によって集光され、基幹ファイバ５のコアに入射するようにする。そして、基幹ファイバ５、レンズ３５１、３個の反射型ＬＥＤ３５２の相互間に光硬化性樹脂混合液（図示せず）を満たし、中央に位置する反射型ＬＥＤ３５２及び基幹ファイバ５から出射される光により、自己形成光導波路（図示せず）を作製する。なお、中央に位置する反射型ＬＥＤ以外の反射型ＬＥＤにより自己形成光導波路を作製してもよいが、この場合は、レンズ３５１を基幹ファイバ５の中心軸に対して偏心させることにより、より効率的に光をコアに入射させることが可能になる。
【０２３５】
本実施形態における上記以外の表示装置の製造方法は、前述の第２５の実施形態と同様であり、特に、光源装置の製造方法は、上述の第２０の実施形態と同様である。また、本実施形態における上記以外の表示装置の構成及び動作は前述の第１８の実施形態と同様であり、特に、光源装置の構成及び動作は前述の第１の実施形態と同様である。このような構成により、良好なカラーフィールドシーケンシャル表示装置を得ることができる。
【０２３６】
なお、複数の色が１パッケージに入っているＬＥＤチップ、例えば、３ｉｎ１と呼ばれる３色のＬＥＤが１パッケージに入っているチップを用いると、レンズ等の集光素子を介在させることなく、このチップを自己形成光導波路により光ファイバに接続することができる。本実施形態においては、光源から光ファイバまでの光路における光の損失が少ないため、表示部のサイズがあまり大きくない場合には、光利用効率があまり高くない３ｉｎ１チップを用いても、良好なカラーフィールドシーケンシャル表示装置を得ることができる。
【０２３７】
次に、第２６の実施形態の変形例について説明する。図４６は、本変形例に係る光源装置の光源近傍を示す図である。前述の第２６の実施形態においては、図４５に示すように、１本の基幹ファイバに３個の反射型ＬＥＤを接続した。しかしながら、液晶パネルのサイズが大きい等の理由により、液晶表示装置に画像を表示させる際により大きな光量が必要な場合には、１本の基幹ファイバにより４個以上の反射型ＬＥＤを接続する必要がある。
【０２３８】
そこで、本変形例においては、図４６に示すように、１つの基幹ファイバ（図示せず）に１つのレンズ３５１を接続し、このレンズ３５１に９個の反射型ＬＥＤを接続する。９個の反射型ＬＥＤのうち３個は青色ＬＥＤ３５３Ｂであり、他の３個は緑色ＬＥＤ３５３Ｇであり、残りの３個は赤色ＬＥＤ３５３Ｒである。そして、１個の青色ＬＥＤ３５３Ｂをレンズ３５１の光軸上に配置し、他の８個の反射型ＬＥＤをレンズ３５１の光軸に関して８回対称となる位置に配置する。即ち、レンズ３５１の光軸上に配置した青色ＬＥＤ３５３Ｂの両側に、他の２個の青色ＬＥＤ３５３Ｂを配置する。また、３個の緑色ＬＥＤ３５３Ｇを、各緑色ＬＥＤ３５３Ｇからレンズ３５１の光軸に下ろした垂線が、互いに９０°、１３５°、１３５°の角度で交差するように配置する。３個の赤色ＬＥＤ３５３Ｒについても同様である。そして、９個の反射型ＬＥＤから出射した光がいずれもレンズ３５１により集光されて基幹ファイバに入射するようにする。
【０２３９】
これにより、各色のＬＥＤから出射した光は、各色が選択されて点灯される時に、いくつかの角度からの入射が同時に行われる。このため、基幹ファイバの中心軸に対して傾斜した方向から光が基幹ファイバに入射されることによる影響が、基幹ファイバ及び光ファイバを伝播していく過程で平均化され、光ファイバの切込から出射する漏光がアンバランスになることを抑制できる。一方、基幹ファイバと反射型ＬＥＤとの間に自己形成光導波路を作製する際には、レンズ３５１の光軸上に配置された青色ＬＥＤ３５３Ｂを点灯させる。このように、複数個のＬＥＤを配置する方法は無数にあり、設計に応じて、構造を決定すればよい。
【０２４０】
次に、本発明の第２７の実施形態について説明する。図４７は、本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図４８は、その側面図である。図４７及び図４８に示すように、本実施形態に係る光源装置１６１においては、ファイバ列３の一端部に屈曲部１６２が設けられており、この屈曲部１６２においては、ファイバ列３を構成する光ファイバ２が屈曲されている。そして、光ファイバ２の屈曲部１６２側の端部が、３本の基幹ファイバ５乃至７のいずれかの基幹ファイバの切込１７に、自己形成光導波路を介して光学的に続されている。即ち、ファイバ列３を構成する光ファイバ２のうち、第１の光ファイバ２の一端部は下方に屈曲されて、基幹ファイバ５の切込１７に接続されている。また、この第１の光ファイバ２の隣に位置する第２の光ファイバ２の一端部は上方に屈曲されて、基幹ファイバ６の切込１７に接続されている。更に、この第２の光ファイバ２の更に隣に位置する第３の光ファイバ２の一端部は屈曲されずに、基幹ファイバ７の切込１７に接続されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２４１】
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。図４９（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の動作を示す斜視図である。なお、図を簡略化するために、図４９（ａ）においては、基幹ファイバ５及び６並びに光源８乃至１０は図示を省略されている。また、図４９（ｂ）においては、基幹ファイバ５乃至７及び光源８乃至１０は図示を省略されている。本実施形態に係る光源装置１６１は、光源及び光ファイバのみによって構成されているため、光源装置１６１自体を丸めることができる。例えば、図４９（ａ）に示すように、光源装置１６１を、ファイバ列３の光ファイバが延びる方向に丸めることができる。この場合、基幹ファイバは丸められたファイバ列３に巻き込まれる。なお、光ファイバ２において、コア１１と比較してクラッド１２をより軟らかくすれば、ファイバ列３をより容易に曲げることができる。また、図４９（ｂ）に示すように、光源装置１６１を、基幹ファイバが延びる方向に丸めることもできる。これにより、未使用時には、光源装置を巻物のように丸めて保管することができ、保管スペースを低減することができる。また、フレキシブル性を持つ表示パネルと組み合わせれば、フレキシブルな表示装置を構成することもできる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２４２】
次に、本発明の第２８の実施形態について説明する。図５０は、本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図５１は、その側面図である。図５０及び図５１に示すように、本実施形態に係る光源装置１６４においては、前述の第２７の実施形態に係る光源装置１６１と比較して、ファイバ列３の屈曲部１６２側の端部には基幹ファイバ５及び６のみが接続されており、基幹ファイバ７はファイバ列３の他方の端部に接続されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２７の実施形態と同様である。
【０２４３】
本実施形態においては、基幹ファイバをファイバ列３の両端部に分けて配置することにより、光源装置全体の厚さを低減することができる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第２７の実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【０２４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光ファイバを示す斜視図である。
【図３】図１に示す光方向制御器を示す斜視図である。
【図４】図１に示す基幹ファイバを示す断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図２に示す光ファイバにおける切込位置の決定方法を示す斜視図であり、（ａ）は光ファイバ全体を示し、（ｂ）は微小部分を示す。
【図６】光方向制御器及びその周辺の光ファイバの動作を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における光方向制御器を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明の第３の実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。
【図９】（ａ）は本発明の第４の実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第５の実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態における光方向制御器を示す模式的側面図である。
【図１３】本実施形態における光方向制御器を示す正面図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１６】本発明の第１０の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１１の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１８】本発明の第１２の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１９】（ａ）は本発明の第１４の実施形態における光ファイバを示す斜視図であり、（ｂ）はファイバ列を示す斜視図である。
【図２０】本発明の第１５の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図２１】（ａ）は本発明の第１７の実施形態における反射型ＬＥＤを示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図２２】横軸に光軸からの傾斜角度をとり、縦軸に相対輝度をとって、反射型ＬＥＤの特性を示すグラフ図である。
【図２３】本発明の第１８の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。
【図２４】（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその一画素分の部分を示す斜視図である。
【図２５】本実施形態に係る表示装置が搭載された携帯電話を示す斜視図である。
【図２６】本発明の第１８の実施形態に係る液晶表示装置の動作を示す平面図である。
【図２７】（ａ）及び（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に画素行をとって、液晶表示装置における液晶パネル及び光源装置の動作を示すタイミング図であり、（ａ）は従来の液晶表示装置の動作を示し、（ｂ）は従来の液晶表示装置の動作を示す。
【図２８】本発明の第１９の実施形態に係る液晶表示装置を示す光学モデル図である。
【図２９】図２８に示す両面プリズムシートを示す断面図である。
【図３０】従来の液晶表示装置を示す断面図である。
【図３１】（ａ）乃至（ｅ）は、自己形成光導波路技術の原理を示す断面図である。
【図３２】自己形成光導波路技術により、ミラーを介在させた光路を形成する方法を示す断面図である。
【図３３】本発明の第２０の実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図である。
【図３４】本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図３５】本発明の第２１の実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図である。
【図３６】本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図３７】本発明の第２２の実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図である。
【図３８】本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図３９】（ａ）乃至（ｃ）は、酸素による樹脂の硬化阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法の原理をその工程順に示す断面図である。
【図４０】（ａ）は前述の第２２の実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図である。
【図４１】（ａ）は本実施形態における光方向制御器のミラー部分を示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図４２】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第２６の実施形態に係る液晶表示装置の液晶パネルの作製方法をその工程順に示す断面図である。
【図４３】（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係る液晶表示装置の液晶パネルの作製方法をその工程順に示す断面図であり、図４２（ｄ）の次の工程を示す。
【図４４】本実施形態における光方向制御器の土台を成形する射出成形機を示す断面図である。
【図４５】本実施形態に係る光源装置の光源近傍を示す図である。
【図４６】第２６の実施形態の変形例に係る光源装置の光源近傍を示す図である。
【図４７】本発明の第２７の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図４８】本実施形態に係る光源装置を示す側面図である。
【図４９】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の動作を示す斜視図である。
【図５０】本発明の第２８の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図５１】本実施形態に係る光源装置を示す側面図である。
【図５２】特許文献２に記載された液晶表示装置を示す斜視図である。
【図５３】特許文献３に記載されたバックライトを示す図である。
【符号の説明】
【０２４５】
１、３８、６３、１２２、１４２、１６１、１６４；光源装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、５５、５６、５７、５９、６０、６１；光ファイバ
３、６２；ファイバ列
４、２１、２５、３０、３６、３９、４０、１２４、１２５；光方向制御器
５、６、７、３５、４１〜５２、１２６〜１３１；基幹ファイバ
８、９、１０；光源
１１；コア
１２；クラッド
１３、１７；切込
１４、１５、１６、２２、２３、２４、２６、２７、２８、３１、３２、３３、３４、５３ａ〜５３ｌ；ミラー
２０；微小領域
５８；突起
６４；導光板
６５；導光体
６６；コア
７０；反射型ＬＥＤ
７１；筐体
７２；凹部
７３ａ、７３ｂ；リード
７４；発光素子
７５；金線
１００；光の進行方向
１０１、１２１、１４１；液晶表示装置
１０２、１４３；液晶パネル
１０３；コントローラＩＣ
１０４；ＤＡＣ
１０５；コントローラ
１０６；パルスジェネレータ
１０７；高速フレームメモリ
１１０；画素
１１１；透明樹脂層
１１２；自己形成光導波路
１１３；携帯電話
１２３；両面プリズムシート
１３２；プリズム列
１３３、１４４；レンチキュラーレンズ
１３４、１３５、１４５、１４６；透明基板
１３６、１４７；液晶層
１４８；画素
１４９；右眼用サブ画素
１５０；左眼用サブ画素
１６２；屈曲部
２０１；未硬化の光硬化樹脂
２０２；光ファイバ
２０２ａ；一端部
２０３；ビーム
２０４；テーパー部
２０５；直線部
２０６；硬化後樹脂
２０７、２２５；ミラー
２０８、２１３、２１４、２１７、２１８、２１９、２２１；自己形成光導波路
２０９；光硬化性樹脂混合液
２１０；面平行光源
２１１；光遮蔽板
２１２；ビーム
２１６；光源
２２０、２２２；未硬化部分
３０１；ガラス基板
３０２；酸化シリコン膜
３０３；アモルファスシリコン膜
３０４；ポリシリコン膜
３０４ｎ；ｎチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域
３０４ｐ；ｐチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域
３０５；酸化シリコン膜
３０６、３１１；フォトレジスト膜
３０７；ゲート絶縁膜
３０８；アモルファスシリコン膜
３０９；タングステンシリサイド膜
３１０；ゲート電極
３１２；層間絶縁膜
３１３、３１６；穴
３１４；導電膜
３１５；平坦化膜
３１７；画素電極
３２１；走査回路のｎチャネルトランジスタ
３２２；走査回路のｐチャネルトランジスタ
３２３；画素スイッチ用ｎチャネルトランジスタ
３２４；保持容量
３２５；ＴＦＴアレイ基板
３３１；射出成形機
３３２；ノズル
３３３；シリンダー
３３４；ヒーター
３３５；ホッパー
３３６；スクリュー
３３７；油圧モーター
３３８；油圧シリンダー
３３９；金型
３４０；射出材料
３５１；レンズ
３５２；反射型ＬＥＤ
３５３Ｂ；青色ＬＥＤ
３５３Ｇ；緑色ＬＥＤ
３５３Ｒ；赤色ＬＥＤ
５０１；液晶表示装置
５０２；液晶パネル
５０３；バックライト
５０４；光源
５０５；光ファイバ
５０６；束
５０７；発光面
５１１；バックライト
５１２；光ファイバ
５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃ；光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバからなる面状の光源装置、それを備えた表示装置、前記光源装置及び表示装置の製造方法、並びに前記表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディア時代の進展と共に、液晶表示装置は、プロジェクタ装置及び携帯電話等に用いられている小型のものから、ノート型パーソナルコンピュータ、モニタ、テレビジョン受像機等に用いられている大型のものまで、急速に普及が進んでいる。液晶表示装置のうち、透過型又は半透過型の液晶表示装置には、通常、液晶パネルを背面側から照明するバックライトが設けられている。
【０００３】
バックライトには、直下型のバックライト及びサイド型のバックライトがある。直下型のバックライトは、液晶パネルの背面側に冷陰極間等の光源が設けられたものである。一方、サイド型のバックライトは、液晶パネルの背面側に導光板が設けられており、この導光板の側方に冷陰極間等の光源が設けられたものである。通常、導光板は透明材料からなる楔状の板材であり、光源から出射した光が、相対的に板厚が厚い基部側の側面から導光板内に入射し、この光が相対的に板厚が薄い先端部に向かって伝播する過程で、その表面から面状に光を出射するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、近時、光ファイバを使用したバックライトも開発されている。光ファイバを使用したバックライトは、導光板を使用したバックライトと比較して、光の損失が少なく光の利用効率が高いと共に、原理的には、各光ファイバに入射させる光を相互に異ならせることにより、走査線毎に発光状態を異ならせることができるという利点がある。
【０００５】
図５２は、特許文献２に記載された液晶表示装置を示す斜視図である。図５２に示すように、この従来の液晶表示装置５０１においては、液晶パネル５０２が設けられており、液晶パネル５０２の背面側にバックライト５０３が設けられている。バックライト５０３においては、光源５０４が設けられており、この光源５０４に光学的に結合された光ファイバ５０５の束５０６が設けられている。束５０６は、多数の光ファイバ５０５を相互に平行に配置して接着剤により固め、光ファイバからなる直方体形状のブロックを形成し、このブロックを斜めに切断することにより形成されたものである。このブロックの切断面が発光面５０７となっており、この発光面５０７が液晶パネル５０２の裏面に対向している。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に開示された液晶表示装置にはいくつかの問題がある。図５２に記載の液晶表示装置においては、光ファイバ５０５の端部から出射する光により液晶パネル５０２の表示領域全体を照明しているため、多数の光ファイバ５０５を束ねて使用する必要がある。その結果、バックライトの厚さが厚くなり、また質量が大きくなる。更に、１つの光源５０３に多数の光ファイバ５０５を光学的に結合させることが困難であり、結合部の取り回しが大掛かりになると共に、光の利用効率が低下する。
【０００７】
そこで、特許文献３には、光ファイバの途中に切込を形成して、この切込から光を出射させる技術が開示されている。これにより、１列に配列された光ファイバにより、表示領域全体を照明することができる。図５３は、特許文献３に記載されたバックライトを示す図である。図５３に示すように、この従来のバックライト５１１においては、液晶パネル（図示せず）の背面側に、光ファイバ５１２が１列に配列されており、各光ファイバ５１２の端部が光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃの夫々に光学的に結合されている。光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃは夫々、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光を出射するものである。また、光ファイバ５１２の側面には複数の切込（図示せず）が形成されている。そして、光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃから出射した光が、光ファイバ５１２の端部から光ファイバ５１２内に入射し、この光が光ファイバ５１２の切込から液晶パネルに向けて出射される。このバックライト５１１においては、図５２に示すバックライト５０３と比較して、光ファイバを１列に並べればよいため、光ファイバの本数を低減することができる。これにより、バックライトの薄型化及び軽量化を図ることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１９４２７３号公報
【特許文献２】特開平８−２２１００５号公報
【特許文献３】特許第３００８９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。図５３に示すバックライトにおいても、光源５１３ａ、５１３ｂ及び５１３ｃを夫々全ての光ファイバ５１２に光学的に結合することはやはり困難である。即ち、取り回しが大掛かりになるため、取り回しに必要な体積が大きくなると共に、光源と光ファイバとの間の位置合わせが難しく、位置合わせの精度が低いと光の利用効率が低下する。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、光源と光ファイバとが小さな体積内で精度良く光学的に結合された面状の光源装置、それを備えた表示装置、前記光源装置及び表示装置の製造方法、並びに前記表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光源装置は、光源から入射された光をその長手方向に沿って配列された複数の光出射部から出射する基幹ファイバと、前記光出射部に対向する位置に配置された複数のミラーを備え前記光出射部から出射された光を前記ミラーに反射させて一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記光方向出射部から出射された光は前記光ファイバのうち少なくとも１本の光ファイバの一端に入力されることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、光方向制御器が基幹ファイバの光出射部から出射された光をミラーで反射して光ファイバの一端に入力することにより、簡略な構成で精度良く光源と光ファイバとを光学的に結合することができる。
【００１３】
本発明に係る他の光源装置は、第１及び第２の光源と、この第１及び第２の光源から入射した光を一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記第１の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、前記第２の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、光方向制御器が第１の光源から出射した光を第１の光ファイバの一端に入射し、第２の光源から出射した光を第２の光ファイバの一端に入射するため、簡略な構成で精度良く光源と光ファイバとを光学的に結合することができる。
【００１５】
また、前記光方向制御器は、土台と、この土台の表面の一部に形成され前記第１の光源から入射した光を前記第１の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第１のミラーと、前記土台の表面の他の一部に形成され前記第２の光源から入射した光を前記第２の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第２のミラーと、を有することが好ましい。これにより、光方向制御器を簡略な構成で実現することができる。
【００１６】
更に、前記光源装置は、更に、前記第１の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第１のミラーに向けて出射する第１の基幹ファイバと、前記第２の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第２のミラーに向けて出射する第２の基幹ファイバと、を有し、前記ファイバ列において夫々複数本の前記第１及び第２の光ファイバが交互に配列されており、前記光方向制御器は前記配列方向に延び夫々複数枚の前記第１及び第２のミラーが前記配列方向に沿って交互に形成されたものであり、前記第１及び第２の基幹ファイバは前記配列方向に沿って延びており、前記第１及び第２の基幹ファイバには、その長手方向に沿って前記第１及び第２のミラーに対向する位置に夫々複数の光出射部が形成されていることが好ましい。これにより、夫々複数本の第１及び第２の光ファイバに、第１及び第２の光源から出射された光を効率良く導入することができる。
【００１７】
更にまた、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバと前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路が形成されていることが好ましい。これにより、第１の基幹ファイバと第１の光ファイバとの間、及び第２の基幹ファイバと第２の光ファイバとの間を精度よく接続することができ、光の利用効率を向上させることができる。
【００１８】
更にまた、前記第１及び第２の光ファイバに形成された光出射部の配列間隔は、前記第１及び第２の光ファイバに入射される光の入射側ほど大きくなっていることが好ましい。これにより、各光ファイバから、その長手方向において均一に光を出射させることができ、ファイバ列から均一な面状に光を出射させることができる。
【００１９】
又は、前記第１及び第２の光ファイバにおける前記光出射部が形成された部分に入射する光量のうち、前記光出射部から前記光ファイバの外部に漏出する光量の割合は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることが好ましい。これにより、各光ファイバから、その長手方向において均一に光を出射させることができ、ファイバ列から均一な面状に光を出射させることができる。
【００２０】
更にまた、前記光源装置は、更に、第３の光源を有し、前記第３の光源から出射した光が前記ファイバ列を構成する前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射されることが好ましい。これにより、３個の光源をファイバ列に接続することができる。
【００２１】
又は、前記光源装置は、更に、第３及び第４の光源と、前記ファイバ列から見て前記光方向制御器の反対側に配置され前記第３及び第４の光源から入射した光を一方向に出射する他の光方向制御器と、を有し、前記第３の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射され、前記第４の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第４の光ファイバの一端に入射されることが好ましい。これにより、４個の光源をファイバ列に接続することができる。
【００２２】
本発明に係る表示装置は、前記光源装置と、この光源装置から出射された光を透過させることにより画像を表示する透過型表示パネルと、を有することを特徴とする。
【００２３】
また、前記光源装置と前記透過型表示パネルの各画素の透過領域との間に自己形成光導波路が形成されていることが好ましい。
【００２４】
更に、前記ファイバ列を構成する光ファイバは、前記液晶パネルの走査線と１対１で対応していることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る光源装置の製造方法は、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された光ファイバを複数本配列してファイバ列を作製する工程と、土台の表面の一部に第１のミラーを形成し他の一部に第２のミラーを形成して光方向制御器を作製する工程と、その一端に第１の光源から出射した光が入射される第１の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第１のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、その一端に第２の光源から出射した光が入射される第２の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第２のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されるように、前記ファイバ列、前記光方向制御器並びに前記第１及び第２の基幹ファイバを配置する工程と、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る表示装置の製造方法は、光源装置を作製する工程と、この光源装置の光出射面側に透過型表示パネルを取り付ける工程と、を有し、前記光源装置を作製する工程は前述の光源装置の製造方法により実施することを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る表示装置の駆動方法は、第１の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第１の画素列を照明すると共に、前記第１の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、第２の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第２の画素列を照明すると共に、前記第２の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、を有することを特徴とする。
【００２８】
本発明においては、液晶パネルの走査に同期して光源を点灯することにより、走査し、液晶分子の配向が所定の配向となった画素列から順に発光させることができる。これにより、ある画素列を走査してからこの画素列の液晶分子が応答するまでの待ち時間を必要以上に長くとる必要がなくなる。
【００２９】
また、前記第１の光源が第１の色の光を出射するものであり、前記第１の画素列が前記第１の色に対応する画像を表示する画素列であり、前記第２の光源が前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射するものであり、前記第２の画素列が前記第２の色に対応する画像を表示する画素列であってもよい。これにより、カラーフィールドシーケンシャル表示を行うことができる。
【００３０】
本発明に係る他の表示装置の駆動方法は、光ファイバの一端に光を入射させて、この光ファイバの長手方向に沿って配列された光出射部から前記光を第１の方向に出射させると共に、この光によって照明される液晶パネルに第１の画像を表示させる第１画像表示工程と、前記光ファイバの他端に光を入射させて、前記光出射部から前記光を第２の方向に出射させると共に、前記液晶パネルに第２の画像を表示させる第２画像表示工程と、を有することを特徴とする。
【００３１】
本発明においては、第１の方向に向けて第１が画像を表示し、第２の方向に向けて第２の画像を表示することができる。即ち、相互に異なる方向に向けて相互に異なる画像を表示することができる。
【００３２】
また、前記第１の画像が右眼用画像であり、前記第２の画像が左眼用画像であってもよい。これにより、第１の方向を視聴者の右眼に向かう方向とし、第２の方向を視聴者の左眼に向かう方向とすれば、立体表示を行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、光源と光ファイバとが小さな体積内で精度良く光学的に結合された面状の光源装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図２は、図１に示す光ファイバを示す斜視図であり、図３は、図１に示す光方向制御器を示す斜視図であり、図４は、図１に示す基幹ファイバを示す断面図であり、図５（ａ）及び（ｂ）は、図２に示す光ファイバにおける切込位置の決定方法を示す斜視図であり、（ａ）は光ファイバ全体を示し、（ｂ）は微小部分を示す。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係る光源装置１においては、複数本の光ファイバ２からなるファイバ列３が設けられている。ファイバ列３においては、複数本の光ファイバ２が相互に平行に１列に配列されており、各光ファイバ２が延びる方向と光ファイバ２の配列方向とは相互に直交している。また、光ファイバ２間の部分は例えば透明な接着剤（図示せず）により埋められており、この接着剤により光ファイバ２同士が接着されている。これにより、ファイバ列３は全体として板状の形状をなしている。光ファイバ２の一方の端部側には、光ファイバ２の配列方向に延びる光方向制御器４が設けられている。
【００３６】
そして、光方向制御器４の下方には、光ファイバ２の配列方向に延びる基幹ファイバ５が設けられており、光方向制御器４の上方には、光ファイバ２の配列方向に延びる基幹ファイバ６が設けられている。基幹ファイバ５及び６は光ファイバである。一方、ファイバ列３の他方の端部側には、光ファイバ２の配列方向に延びる基幹ファイバ７が設けられている。基幹ファイバ７も光ファイバである。基幹ファイバ５乃至７の一端部には、夫々光源８乃至１０が、例えば、レンズ（図示せず）を介して光学的に結合されている。光源８乃至１０は例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）であり、各光源が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の全ての色の光を発光できるようになっている。
【００３７】
図２に示すように、光ファイバ２においては、コア１１と、コア１１の周囲を覆うクラッド１２が設けられており、クラッド１２の上面には、光ファイバ２の長手方向に沿って複数の切込１３が形成されている。コア１１は透明材料により形成されており、クラッド１２は、コア１１を形成する材料よりも屈折率が低い透明材料により形成されている。切込１３はクラッド１２を貫通してコア１１に到達しており、コア１１を導通する光の一部が切込１３から光ファイバ１２の外部に漏出するようになっている。各切込１３から出射される光は、相互に略平行な方向に出射するようになっている。これは、光の入射側から見て、各切込１３の形状を相互に等しくすることによって達成される。本実施形態においては、切込１３から漏洩した光は、上方に向けて出射されるようになっている。
【００３８】
切込１３の配置密度は、光ファイバ２の長手方向に沿って連続的に変化しており、光ファイバ２内を導通する光の進行方向１００の上流側（入射側）ほど疎であり、下流側ほど密になっている。即ち、光ファイバ２に形成された切込１３の配列間隔は、光ファイバ２に入射される光の入射側ほど大きくなっている。これは、光進行方向１００の下流側にいくほど、光ファイバ２内を導通する光量が低減し、従って、下流側に形成された切込１３ほど、１個の切込１３から出射される光量が少なくなるため、下流側ほど切込１３の配置密度を高くすることで、光ファイバ２から出射される光量を光ファイバ２の長手方向で均一とし、ファイバ列３から均一な面状に光を出射させるためである。なお、光ファイバ２における切込１３の配置密度の決定方法については後述する。
【００３９】
図３及び図４に示すように、光方向制御器４は、光ファイバ２の配列方向に延びる部材であり、例えば、樹脂材料が射出成型されて形成されたものである。光方向制御器４の表面には、局所的に金属膜が蒸着されており、これにより、３種類のミラー１４乃至１６が形成されている。ミラー１４乃至１６は、光方向制御器４におけるファイバ列３に対向する面に、光方向制御器４の長手方向に沿ってこの順に繰返し配列されており、１つのミラーが１本の光ファイバ１２に対応するようになっている。ミラー１４乃至１６は、その配置角度が相互に異なっている。ミラー１４の表面に垂直な方向（以下、ミラー１４の法線方向という）は、光ファイバ２の長手方向及び下方向の双方に対して４５°の角度をなす方向となっている。また、ミラー１５の法線方向は、光ファイバ２の長手方向及び上方向の双方に対して４５°の角度をなす方向である。更に、ミラー１６の法線方向は、光ファイバ２の長手方向と一致している。
【００４０】
図４に示すように、基幹ファイバ５においては、光ファイバ２と同様に、コア１１及びコア１１の周囲を覆うクラッド１２が設けられている。また、基幹ファイバ５のクラッド１２の上面には、基幹ファイバ５の長手方向に沿って一定間隔で切込１７が形成されている。切込１７は、光方向制御器４のミラー１４に対応するように形成されており、光方向制御器４の直下域から外れる領域、例えば、光源８の近傍の領域には形成されていない。また、基幹ファイバ５の光進行方向下流側にいくほど、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっている。
【００４１】
同様に、基幹ファイバ６においても、コア１１及びクラッド１２が設けられており、切込１７が形成されている。基幹ファイバ６の切込１７は基幹ファイバ６の下面に形成されており、光方向制御器４のミラー１５に対応する位置に配置されている。そして、基幹ファイバ６の光進行方向下流側にいくほど、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっている。また、基幹ファイバ７においても、コア及びクラッドが設けられており、クラッドにおけるファイバ列１３側の面に切込が形成されている。基幹ファイバ７の切込は、ファイバ列３を構成する光ファイバ２のうち、その一端が光方向制御器４のミラー１６に対応する光ファイバ２の他端に対向するように形成されている。そして、光進行方向下流側にいくほど、切込の底部においてコアが露出する面積が大きくなっている。なお、基幹ファイバ５乃至７の長手方向において、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積を変化させる替わりに、切込１７がコアに浸入する浸入量を変化させてもよい。
【００４２】
そして、光ファイバ２と光方向制御器４との間、及び光方向制御器４と基幹ファイバ５乃至７との間には樹脂（図示せず）が充填されており、この樹脂内に自己形成光導波路が形成されている。
【００４３】
以下、図５（ａ）及び（ｂ）を参照して、光ファイバ２における切込１３の配置の決定方法について説明する。なお、以下、切込１３を一般的に光出射部という。これは、以下に説明する決定方法は、本実施形態のように、光ファイバに切込を設けてこの切込から光を漏出させる場合だけでなく、後述する他の実施形態のように、光ファイバに突起を設けてこの突起から光を漏出させる場合等にも適用できるからである。
【００４４】
先ず、考察に使用するパラメータを定義する。図５（ａ）に示すように、ある光ファイバの一端に入射する光の強度をＩ０とする。そして、この光ファイバにおける光出射に寄与する部分をその長手方向に沿ってｎ個（ｎは２以上の整数）の微小領域２０に分割する。また、図５（ｂ）に示すように、ｋ番目（ｋは１乃至ｎの整数）の微小領域２０において、１つ上流側の微小領域からこの微小領域２０に入射する入射光の強度をＩｋ−１とし、この微小領域２０から１つ下流側の微小領域へ出射する出射光の強度をＬｋとし、入射した光が微小領域２０内を伝播する間に生じる減衰光の強度、即ち、微小領域２０内における吸収による減衰光の強度及び光出射部以外の部分からの漏光による減衰光の強度の合計をＡｋとし、光出射部から所望の方向、即ち、ミラー１４及び１５並びに光ファイバ２に向かう方向に漏洩する漏光の強度をＬｋとし、光出射部から前述の所望の方向以外の方向に漏洩する漏光の強度、即ち、光出射部が存在することによる伝播光の光路の乱れ等により所望でない方向に漏出する漏光の強度をＢｋとする。
【００４５】
このとき、光ファイバ２における単位長さ当たりの光の損失量、即ち、減衰係数は一定であると考えられる。そこで、この減衰係数をαとする。そうすると、下記数式１が成立し、微小領域における光の損失Ａｋは、どの微小領域でも同じになる。
【００４６】
【数１】
【００４７】
また、光出射部から所望の方向以外の方向に漏洩する光の強度Ｂｋは、光出射部から所望の方向に出射する光の強度Ｌｋに応じて一定の割合で生じると考えられるため、この割合をγとすると、下記数式２が成立する。
【００４８】
【数２】
【００４９】
光出射部から所望の方向へ出射する光量Ｌｋは、入射光量に対して光出射部の効率で決まる係数を掛けた量となる。本実施形態においては、光出射部の効率は光ファイバの長さ方向で変化させているので、前記係数を微小領域毎に定義し、ｋ番目の微小領域における係数をβｋとする。すると、下記数式３が成立する。
【００５０】
【数３】
【００５１】
入射光Ｉｋ−１、減衰光Ａｋ、出射光Ｉｋ、所望の方向への漏光Ｌｋ、及び所望の方向以外の方向への漏光Ｂｋは、エネルギー保存の法則から、下記数式４を満たす必要がある。
【００５２】
【数４】
【００５３】
ファイバ列３の面内で略均一に光を出射させるためには、光ファイバの全長にわたって所望の方向への漏光Ｌｋを均一とする必要がある。このため、下記数式５が成立することが好ましい。
【００５４】
【数５】
【００５５】
上記数式５に上記数式３を代入すると、下記数式６が成立する。また、上記数式１乃至４から、下記数式７が導かれる。
【００５６】
【数６】
【００５７】
【数７】
【００５８】
上記数式７に上記数式６を代入すると、下記数式８が成立する。
【００５９】
【数８】
【００６０】
上記数式８からわかるように、ｋ番目の微小領域から（ｋ＋１）番目の微小領域に出射する出射光Ｉｋを決定する因子のうち、漏光に関する因子は、該当する微小領域の係数βｋ及びこの微小領域に入射する入射光Ｉｋ−１ではなく、１番目の微小領域の係数β１及びこの微小領域への入射光Ｉ０により表記可能である。上記数式８において、入射光Ｉｋ−１に対して更に数式８を代入していくと、ｋが１以上である場合には、下記数式９が成立する。
【００６１】
【数９】
【００６２】
光出射部は、上記数式９を満たすように設計することで、長手方向において均一に光を出射する光ファイバを得ることができる。このような光ファイバを１列に配列することにより、面内で均一に光を出射するファイバ列を得ることができる。実際には、減衰係数α、光出射部において所望の方向以外の方向に漏洩する漏光の割合γ、１番目の微小領域における所望の方向への漏光の係数β１、及び微小領域の分割数ｎが決定されると、光ファイバ全長に渡る特性を設計することができる。
【００６３】
なお、微小領域内における光の減衰が無視できるとすると、即ち、α＝０とすると、上記数式９は下記数式１０のように簡略化できる。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
更に、光出射部の存在に起因する所望の方向以外の方向に漏洩する漏光が無視できるとすると、即ち、γ＝０とすると、上記数式１０は下記数式１１のように簡略化できる。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
そして、上記数式９乃至１１のいずれかを使用して、光ファイバの特性を設計することができる。例えば、上記数式１１を使用すれば、微小領域への分割数ｎ及び最初の（１番目の）微小領域における係数β１が決定されると、光ファイバの全長にわたる特性を設計することができる。又は、上記数式１１を使用し、微小領域への分割数ｎ及び最後の（ｎ番目の）微小領域から出射する出射光Ｉｎが決定されると、全長にわたる特性を設計することができる。
【００６８】
例えば、最も上流側、即ち入射側から１番目の微小領域への入射光強度Ｉ０を１００とし、光出射部の密度を１とするとき、光ファイバの長手方向中央部に位置するｋ番目の微小領域の入射光強度Ｉｋが６７．３であるとすると、この微小領域における光出射部の密度は約１．４８６となる。また、光ファイバの最も下流側、即ち入射側からｎ番目の微小領域の入射光強度Ｉｎが３４であるとすると、この微小領域における光出射部の密度は約２．９４となる。各微小領域における漏光量は（入射光強度×光出射部の密度）に比例するため、各微小領域における光出射部の密度を上述の如く設定することにより、入射側から１番目の微小領域、ｋ番目の微小領域、ｎ番目の微小領域における漏光量は相互に略等しくなる。
【００６９】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る光源装置の動作について説明する。図６は、光方向制御器及びその周辺の光ファイバの動作を示す正面図である。図１に示すように、光源８乃至１０が夫々光を出射する。図４に示すように、光源８から出射された光は、例えば、レンズ（図示せず）を介して基幹ファイバ５に入射し、基幹ファイバ５のコア１１内を導通しつつ、各切込１７から漏洩する。このとき、基幹ファイバ５の光進行方向下流側にいくほど、基幹ファイバ５内を導通する光量は低下するが、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっているため、結果的には全ての切込１７において略同量の光が漏洩する。このように、基幹ファイバ５は、光源８から出射した光を単純導波させるだけでなく、多数の切込１７に分岐させる光分配器としての機能も持っている。
【００７０】
そして、図３及び図６に示すように、基幹ファイバ５の切込１７から出射した光は、夫々自己形成光導波路を導通して上方に向かい、光方向制御器４のミラー１４に入射する。ミラー１４の法線方向は光ファイバ２に向かう方向及び下方、即ち基幹ファイバ５の切込１７に向かう方向の双方に対して４５°の角度をなしているため、基幹ファイバ５の切込１７からミラー１４に入射した光は、ミラー１４で反射され、自己形成光導波路を導通して対応する光ファイバ２に入射する。
【００７１】
図２に示すように、光ファイバ２に入射した光は、光ファイバ２のコア１１内を導通しつつ、各切込１３から漏洩する。光ファイバ２内を導通する光が、切込１３が設けられている領域を通過する毎に、一部の光は切込１３から漏出し、残部が引き続き光ファイバ２内を導通する。このため、光ファイバ２内を導通する光量は、切込１３が設けられている領域を通過する度に、即ち、光進行方向の下流側にいくほど低下し、下流側に設けられている切込１３ほど、この切込１３から漏出する光量が低下する。しかし、光ファイバ２の下流側にいくほど切込１３の配置密度が高くなっているため、単位長さの光ファイバ２から漏出する光量は、光ファイバ２の長手方向で略均一である。
【００７２】
また、光源９から出射された光は、基幹ファイバ６のコア１１内を導通し、切込１７から漏洩する。このとき、基幹ファイバ５と同様に、基幹ファイバ６もその下流側ほど切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっているため、全ての切込１７において略同量の光が漏出する。即ち、基幹ファイバ６は、光源９から出射した光を、複数の切込１７に対して分岐する。そして、基幹ファイバ６の切込１７から出射した光は、夫々自己形成光導波路を導通して下方に向かい、光方向制御器４のミラー１５に入射する。ミラー１５の法線方向は光ファイバ２に向かう方向及び上方、即ち基幹ファイバ６の切込１７に向かう方向の双方に対して４５°の角度をなしているため、基幹ファイバ６の切込１７からミラー１５に入射した光は、ミラー１５で反射され、自己形成光導波路を導通して対応する光ファイバ２に入射する。このとき、光源９から出射した光が入射する光ファイバ２は、光源８から出射した光が入射する光ファイバ２とは異なる光ファイバである。光ファイバ２に入射した光は、光ファイバ２のコア１１内を導通しつつ、切込１３から漏洩する。このとき、単位長さの光ファイバ２から漏出する光量は、光ファイバ２の長手方向で略均一となる。
【００７３】
更に、光源１０から出射された光は、基幹ファイバ７のコア１１内を導通し、切込１７から漏洩する。このとき、基幹ファイバ５及び６と同様に、基幹ファイバ７においても、全ての切込１７において略同量の光が漏洩する。そして、基幹ファイバ７の切込１７から漏出した光は、夫々自己形成光導波路を導通して対応する光ファイバ２に入射する。このとき、光源１０から出射した光が入射する光ファイバ２は、光源８及び９から出射した光が入射する光ファイバ２とは異なる光ファイバである。光ファイバ２に入射した光は、光ファイバ２のコア１１内を導通しつつ、各切込１３から漏洩する。このとき、単位長さの光ファイバ２から漏出する光量は、光ファイバ２の長手方向で略均一となる。光ファイバ２を導通して光ファイバ２の端部に達した光は、この端部から出射して自己形成光導波路を介して光方向制御器４のミラー１６に入射し、ミラー１６において反射され、再び自己形成光導波路を介して同じ光ファイバ２内に入射し、光ファイバ２内を導通しつつ、切込１３から出射する。
【００７４】
このように、光源８乃至１０から出射した光は、夫々基幹ファイバ５乃至７を介して光方向制御器４に照射され、その方向が光方向制御器４によって３次元的に制御されることにより、相互に異なる光ファイバ２に入射する。各光ファイバ２に入射した光は、その長手方向において均一に切込１３から漏出する。これにより、ファイバ列３全体から、均一な面状に光を出射することができる。
【００７５】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、ファイバ列３の一端部側に、光ファイバ２の配列方向に沿って延び、光ファイバ２に対応する位置にミラー１４乃至１６が形成された光方向制御器４が設けられており、この光方向制御器４の下方には光源８及に接続された基幹ファイバ５が配設され、光方向制御器４の上方には光源９に接続された基幹ファイバ６が配設されており、ミラー１４及び１５が夫々基幹ファイバ５及び６から出射した光が夫々光ファイバ２の一端部に入射するように傾斜していると共に、光源１０が接続された基幹ファイバ７が光ファイバ２の他端部に接続されているため、簡略な構成により、光源８乃至１０を光ファイバ２に光学的に接続することができる。
【００７６】
また、光源装置１の厚さは、最も厚い部分でも基幹ファイバ５、光方向制御器４、基幹ファイバ６の合計の厚さとなる。このとき、基幹ファイバ５及び６の厚さは光ファイバ２の直径と同程度であり、例えば数百ミクロン程度である。また、光方向制御器４の厚さも、ファイバ列３の厚さと同程度であり、従って、光ファイバ２の直径と同程度である。このため、光源装置１全体の厚さは、例えば１ミリメートル弱となり、極めて薄く形成することができる。更に、この光源装置１を液晶表示装置のバックライトとして使用する場合は、基幹ファイバ６を液晶パネルの側方に配置することにより、バックライトを設けることによる厚さの増加を、光ファイバ２本分に抑えることができる。これにより、極めて薄いバックライトを実現することができる。
【００７７】
更に、光方向制御器４を設けることにより、光源８乃至１０を光ファイバ２に接続するために大掛かりな取り回し部を設ける必要がなく、光源装置１を軽くコンパクトに構成することができる。
【００７８】
更にまた、基幹ファイバ５乃至７において、光進行方向の下流側にいくほど、切込１７の底部においてコア１１が露出する面積が大きくなっているため、全ての切込１７から略同量の光を漏出させることができる。これにより、全ての光ファイバ２に略同量の光を入射することができる。そして、各光ファイバ２においては、光進行方向の下流側にいくほど、切込１３の配置密度が高くなっているため、光ファイバ２の長手方向において、単位長さ当たりの光ファイバ２から漏出させる光量を略均一にすることができる。この結果、ファイバ列３から均一な面状に光を出射させることができる。
【００７９】
更にまた、本実施形態においては、光源からの導光に光ファイバを使用しているため、光の損失が少なく、光利用効率が極めて高い光源装置を実現することができる。
【００８０】
更にまた、本実施形態に係る光源装置１においては、基幹ファイバ５及び６と光方向制御器４との間、光方向制御器４と光ファイバ２との間、基幹ファイバ７と光ファイバ２との間が、自己形成光導波路により光学的に接続されているため、これらの構成要素間における光の損失を抑制することができる。この結果、光の利用効率が高い光源装置を実現することができる。
【００８１】
なお、本実施形態においては、光ファイバ２の切込１３から出射する光が相互に平行である例を示したが、切込１３から出射する光は、照明する対象物に必要な角度で入射する範囲内であれば、平行でなくても構わない。即ち、照明すべき対象物を効率よく照明し、視認性を高める等の効果が得られるのであれば、各々の光ファイバ２の切込１３から出射される光が互いにある角度をなしていてもよい。また、照明すべき対象物が複数の方向に存在する場合、例えば、ファイバ列３の上方及び下方の双方を照明する必要がある場合等には、出射光の角度を目的に応じて自由に設定することができる。
【００８２】
また、本実施形態においては、光方向制御器４のミラー１４乃至１６が、光ファイバ２の配列周期と同じ周期で配列され、各ミラーが光ファイバ２に１対１で対応している例を示したが、本発明はこれに限定されず、設計又は作製上の都合によって、ミラー対光ファイバの比率を１対２又は３対２等の比率としてもよい。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本実施形態における光方向制御器を示す斜視図である。本実施形態に係る光源装置は、前述の第１の実施形態と比較して、光方向制御器の形状が異なっている。図７に示すように、本実施形態における光方向制御器２１には、光ファイバ２（図１参照）に対向する面に３種類のミラー２２乃至２４が形成されている。ミラー２２は基幹ファイバ５（図１参照）の切込から漏出した光を光ファイバ２に向けて反射するものであり、前述の第１の実施形態におけるミラー１４（図３参照）に相当する。しかし、ミラー２２の法線方向は、ミラー１４のように下方向から光ファイバ２側に４５°傾斜した方向ではなく、下方向から光ファイバ２側に例えば３０°傾斜した方向となっている。
【００８４】
また、ミラー２３は基幹ファイバ６（図１参照）の切込から漏出した光を光ファイバ２に向けて反射するものであり、前述の第１の実施形態におけるミラー１５（図３参照）に相当するが、ミラー２３の法線方向は、ミラー１５のように上方向から光ファイバ２側に４５°傾斜した方向ではなく、上方向から光ファイバ２側に例えば３０°傾斜した方向となっている。更に、ミラー２４は、前述の第１の実施形態におけるミラー１６と同様に、その法線方向は光ファイバ２に向かう方向となっている。
【００８５】
そして、基幹ファイバ５及び６が配置されている位置は、夫々ミラー２２の直下域及びミラー２３の直上域ではなく、ミラー２２の直下域及びミラー２３の直上域よりも、ファイバ列３（図１参照）から遠ざかる方向にずれた領域である。これにより、ファイバ列３から面状に出射した光が、基幹ファイバ６に遮られることがなくなる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８６】
前述の第１の実施形態においては、光方向制御器４の傾斜したミラー、例えばミラー５３ａの法線方向が、光ファイバに向かう方向に対して４５°傾斜した方向である例を示したが、本実施形態に示すように、この傾斜角度は４５°に限定されるものではなく、設計又は作製上の都合によって、自由に設定することが可能である。例えば、基幹ファイバ５乃至７の直径が光ファイバ２の直径と異なる場合等には、基幹ファイバ５乃至７が切込１３からの光の出射の妨げになることなく、光源装置を可及的に小型化するために、ミラーの法線方向を調整することができる。
【００８７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８（ａ）は本実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態に係る光源装置は、前述の第１の実施形態に係る光源装置と比較して、光方向制御器の形状及び基幹ファイバの配置が異なっている。即ち、本実施形態においては、光方向制御器２５における光ファイバ２（図１参照）に対向する面には、３種類のミラー２６乃至２８がこの順に繰返し形成されている。ミラー２６の法線方向は、上方向から光ファイバ２側に３０°傾斜した方向であり、ミラー２７の法線方向は、上方向から光ファイバ２側に４５°傾斜した方向であり、ミラー２８の法線方向は、光ファイバ２に向かう方向である。なお、図８（ａ）乃至（ｃ）においては、便宜上、ミラー２６乃至２８は１つずつしか示されていないが、ミラー２６乃至２８は光方向制御器２５の長手方向に沿って繰返し配列されている。
【００８８】
また、基幹ファイバ５及び６はいずれも光方向制御器２５の上方に配置されており、基幹ファイバ５は基幹ファイバ６よりもファイバ列３から遠い位置に配置されている。そして、基幹ファイバ５においては、最下面よりもやや光ファイバ２側の位置に切込１７が形成されており、基幹ファイバ６においては、最下面に切込１７が形成されている。これにより、基幹ファイバ５の切込１７から漏出した光が、光方向制御器２５のミラー２６により反射されて光ファイバ２に入射し、基幹ファイバ６の切込１７から漏出した光が、光方向制御器２５のミラー２７により反射されて光ファイバ２に入射するようになっている。
【００８９】
本実施形態においては、基幹ファイバ５及び６の双方を光方向制御器２５の上方に配置することができるため、光方向制御器２５の下方に基幹ファイバを設ける必要がなく、光源装置をより一層薄くすることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００９０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９（ａ）は本実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態に係る光源装置は、前述の第１の実施形態に係る光源装置と比較して、光方向制御器の形状及び基幹ファイバの数が異なっている。即ち、本実施形態における光方向制御器３０においては、光ファイバ２（図１参照）に対向する面に、４種類のミラー３１乃至３４が形成されている。ミラー３１乃至３３の法線方向は、上方向及び光ファイバ２に向かう方向の双方に対して４５°傾斜している。また、ミラー３４の法線方向は、光ファイバ２に向かう方向となっている。そして、ミラー３１乃至３４は、ファイバ列３からの距離が相互に異なっている。即ち、ミラー３１がファイバ列３から最も遠い位置にあり、ミラー３２が次いで遠い位置にあり、ミラー３３が３番目に遠い位置にあり、ミラー３４は最も近い位置にある。なお、図９（ａ）乃至（ｃ）においては、便宜上、ミラー３１乃至３４は１つずつしか示されていないが、ミラー３１乃至３４は光方向制御器３０の長手方向に沿って繰返し配列されている。
【００９１】
また、この光源装置においては、基幹ファイバ５乃至７の他に、基幹ファイバ３５が設けられており、光方向制御器３０の上方に、基幹ファイバ５、６、３５がファイバ列３に近づく方向に沿ってこの順に配列されている。そして、基幹ファイバ５の切込１７はミラー３１に対向する位置に配置されており、基幹ファイバ６の切込１７はミラー３２に対向する位置に配置されており、基幹ファイバ３５の切込１７はミラー３３に対向する位置に配置されている。これにより、基幹ファイバ５、６、３５の各切込１７から漏出した光は、夫々ミラー３１、３２、３３によって反射され、相互に異なる光ファイバ２に入射するようになっている。なお、基幹ファイバ７は、前述の第１の実施形態と同様に、光ファイバ２の他端側に接続されており、基幹ファイバ７から漏出し、光ファイバ２を導通した光は、ミラー３４によって反射され、再び光ファイバ２に入射するようになっている。
【００９２】
本実施形態によれば、ファイバ列３の一端部側に３本の基幹ファイバを接続することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００９３】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１０（ａ）は本実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図である。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態においては、前述の第４の実施形態と比較して、ミラー３１乃至３３の傾斜角度が異なっている。即ち、本実施形態においては、光方向制御器３６のミラー３１乃至３３の法線方向が、上方向からファイバ列３（図１参照）側に６０°傾斜している。また、これに伴い、基幹ファイバ５、６、３５の配設位置が、前述の第４の実施形態よりもファイバ列３側にずれている。本実施形態によれば、光方向制御器３６の各角部の角度を６０°以上とすることができる。これにより、光方向制御器３６に角度が６０°未満の鋭角部分を形成する必要がなくなり、光方向制御器３６の成形が容易になる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第４の実施形態と同様である。
【００９４】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１１は本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図１２は本実施形態における光方向制御器を示す模式的側面図であり、図１３はその正面図である。図１１に示すように、本実施形態に係る光源装置３８においては、ファイバ列３の一端部側に光方向制御器３９が設けられており、他端部側に光方向制御器４０が設けられている。また、光方向制御器３９の上方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ４１乃至４３が相互に平行に配列されており、光方向制御器３９の下方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ４４乃至４６が相互に平行に配列されている。更に、光方向制御器４０の上方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ４７乃至４９が相互に平行に配列されており、光方向制御器４０の下方には、ファイバ列３から遠い側から順に基幹ファイバ５０乃至５２が相互に平行に配列されている。前述の第１の実施形態と同様に、基幹ファイバ４１乃至５２には、夫々等間隔で切込１７が形成されており、基幹ファイバ４１乃至５２の端部には、夫々光源（図示せず）が接続されている。
【００９５】
図１２に示すように、光方向制御器３９におけるファイバ列３に対向する側の面には、１２種類のミラー５３ａ乃至５３ｌがこの順に繰返し形成されている。ミラー５３ａ乃至５３ｌ（以下、総称してミラー５３ともいう）は、その法線方向がファイバ列３に向かう方向に対して４５°傾斜しているミラーと、その法線方向がファイバ列３に向かう方向と一致しているミラーとが交互に配列されている。具体的には、ミラー５３ａ、５３ｃ、５３ｅ、５３ｇ、５３ｉ、５３ｋは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向に対して４５°傾斜したミラーであり、ミラー５３ｂ、５３ｄ、５３ｆ、５３ｈ、５３ｊ、５３ｌは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向と一致しているミラーである。また、４５°傾斜したミラーの中でも、上方向側に傾斜したミラーと下方向側に傾斜したミラーとが交互に配列されている。具体的には、ミラー５３ａ、５３ｅ、５３ｉは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向から上方向側に４５°傾斜したミラーであり、ミラー５３ｃ、５３ｇ、５３ｋは、その法線方向がファイバ列３に向かう方向から下方向側に４５°傾斜したミラーである。
【００９６】
上方向側に４５°傾斜したミラー５３ａ、５３ｅ、５３ｉは相互にずれた位置に形成されており、ミラー５３ａが最もファイバ列３から遠く、ミラー５３ｉが最もファイバ列３に近い。また、下方向側に４５°傾斜したミラー５３ｃ、５３ｇ、５３ｋも相互にずれた位置に形成されており、ミラー５３ｃが最もファイバ列３から遠く、ミラー５３ｋが最もファイバ列３に近い。更に、傾斜していないミラー５３ｂ、５３ｄ、５３ｆ、５３ｈ、５３ｊ、５３ｌは、ファイバ列３から相互に等しい距離に配置されている。具体的には、光方向制御器３９における最もファイバ列３に近い面に形成されている。
【００９７】
そして、基幹ファイバ４１の切込１７はミラー５３ａに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４２の切込１７はミラー５３ｅに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４３の切込１７はミラー５３ｉに対応する位置に形成されている。また、基幹ファイバ４４の切込１７はミラー５３ｃに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４５の切込１７はミラー５３ｇに対応する位置に形成されており、基幹ファイバ４６の切込１７はミラー５３ｋに対応する位置に形成されている。ミラー５３ａ乃至５３ｌは夫々ファイバ列３の第１乃至第１２の光ファイバの一端に対向している。なお、第１乃至第１２の光ファイバは、ファイバ列３においてこの順に繰返し配列された光ファイバである。
【００９８】
同様に、光方向制御器４０においても、１２種類のミラーが繰返し形成されており、夫々、ファイバ列３の第１乃至第１２の光ファイバの他端に対向している。このとき、光ファイバの一端が４５°傾斜したミラーに対向していれば、他端は傾斜していないミラーに対向するようになっており、一端が傾斜していないミラーに対向していれば、他端は４５°傾斜したミラーに対向するようになっている。そして、基幹ファイバ４１乃至４６と光方向制御器３９との間、光方向制御器３９とファイバ列３との間、基幹ファイバ４７乃至５２と光方向制御器４０との間、及び光方向制御器４０とファイバ列３との間には、樹脂が充填されており、自己形成光導波路が形成されている。
【００９９】
これにより、基幹ファイバ４１の切込１７から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ａによって反射されて、第１の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４７の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第２のミラーによって反射されて、第２の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４４の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｃによって反射されて、第３の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ５０の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第４のミラーによって反射されて、第４の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４２の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｅによって反射されて、第５の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４８の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第６のミラーによって反射されて、第６の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４５の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｇによって反射されて、第７の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ５１の切込から出射した光が、光方向制御器５１の第８のミラーによって反射されて、第８の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４３の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｉによって反射されて、第９の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４９の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第１０のミラーによって反射されて、第１０の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ４６の切込から出射した光が、光方向制御器３９のミラー５３ｋによって反射されて、第１１の光ファイバに入射するようになっており、基幹ファイバ５２の切込から出射した光が、光方向制御器４０の第１２のミラーによって反射されて、第１２の光ファイバに入射するようになっている。このようにして、基幹ファイバ４１乃至５２から第１乃至第１２の光ファイバ内に入射された光は、光ファイバ内を入射しつつ切込から光を漏出する。そして、光ファイバの他端に到達した光は、出射側の光方向制御器に傾斜された傾斜していないミラーによって反射され、再び光ファイバ内に入射する。
【０１００】
このように、本実施形態によれば、１２本の基幹ファイバをファイバ列３に光学的に接続することができ、１２種類の光をファイバ列３に導入することができる。また、このような１２本の基幹ファイバが接続されたブロックを複数個集積させることにより、より大規模な光源装置を構成することができる。例えば、上述のブロックを４０個配列することにより、４８０本の光ファイバからなるアレイ状の光源装置を構成することができる。この光源装置を表示装置のバックライトとして使用する場合、表示パネルの走査線が４８０本であれば、光源装置の光ファイバと表示パネルの走査線とを１：１で対応させればよく、表示パネルの走査線が１３６０本であれば、光源装置の光ファイバと表示パネルの走査線とを１：３で対応させればよい。この場合も、光源装置の厚さは、光ファイバ３本分の厚さである。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１０１】
なお、ファイバ列３と基幹ファイバとの間の光学的な距離を、表示位置によって変化させてもよい。例えば、基幹ファイバにおける光源から遠い部分では、基幹ファイバとファイバ列の端部との間の光路長を短くし、光源に近い部分では、基幹ファイバとファイバ列の端部との間の光路長と長くする。これにより、光源からの距離の差により生じる輝度の差を相殺することができる。このような構成は、例えば、光源からの距離に応じて、光方向制御器とファイバ列との間の距離を変化させることによって実現できる。即ち、光方向制御器とファイバ列との間の距離を、光源から遠ざかる程大きくする。この場合、光方向制御器が延びる方向と、この光方向制御器に対向するファイバ列の端縁が延びる方向とは、相互に平行ではなく、一定の角度をなす。又は、光源からの距離に応じて、基幹ファイバと光方向制御器との間の距離を変化させてもよい。即ち、基幹ファイバと光方向制御器との間の距離を、光源から遠ざかる程大きくする。この場合、基幹ファイバにおける光源に近い部分は、表示面から浮き上がるように配置される。
【０１０２】
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、ファイバ列３を形成する光ファイバの構成が異なっている。図１４に示すように、本実施形態の光ファイバ５５は、コア１１及びコア１１を覆うクラッド１２からなり、光が両端部から入射するようになっている。そして、クラッド１２にはコア１１に到達する切込１３が複数個形成されている。切込１３の形成密度は、光ファイバ５５の長手方向中央部が最も高く、両端部に近づくほど低くなっている。これにより、光ファイバ５５の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ５５の長手方向で均一に光を漏出させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１０３】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。本実施形態は、前述の第７の実施形態と比較して、光ファイバの構成が異なっている。図１５に示すように、本実施形態の光ファイバ５６においては、切込１３は光ファイバ５６の長手方向に等間隔で形成されている。そして、切込１３の幅は、光ファイバ５６の長手方向中央部ほど大きく、両端部に近づくほど小さくなっている。これにより、切込１３の底部においてコア１１が露出する面積は、光ファイバ５６の長手方向中央部ほど大きく、両端部に近づくほど小さくなる。
【０１０４】
この結果、各切込１３における漏光割合、即ち、光が光ファイバにおける切込が形成されている領域を通過したときに、光ファイバをそのまま伝播していく光量と漏洩する光量との割合を、光ファイバの長手方向において変化させることができる。この結果、前述の第１の実施形態のように、光ファイバの長手方向において切込の形成密度を変化させる場合と同様な効果を得ることができる。即ち、光ファイバ５６の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ５６の長手方向で均一に光を漏出させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第７の実施形態と同様である。
【０１０５】
なお、本実施形態においては、光ファイバの長手方向において切込１３の幅を異ならせる替わりに、切込１３の深さ、即ち、コア１１への浸入量を変化させてもよい。また、本実施形態を、前述の第１の実施形態と併用してもよい。即ち、光ファイバの長手方向において、切込の形成密度を変化させると共に、切込の幅又は深さを変化させてもよい。
【０１０６】
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。本実施形態においては、切込１３内がクラッド１２よりも屈折率が高い材料で満たされている。これにより、コアと同様に、切込１３内とクラッドとの境界面で光を反射させ、切込内に光を閉じ込めることができる。これにより、切込１３内からクラッド１２内へ光が伝播しにくくなり、コア１１から切込１３内に進出した光の大部分を、所望の方向へ出射させることができる。この結果、光の利用効率が高くなる。
【０１０７】
なお、このとき、切込内に充填された材料の屈折率とコアの屈折率との関係は特に規定されず、共にクラッドの屈折率よりも高ければよい。即ち、どちらか一方が高くてもよく、同じ値でもよい。同じ値にする場合には、例えば、コアを形成する材料と同じ材料により切込内を充填することもできる。
【０１０８】
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。図１６は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、ファイバ列３を形成する光ファイバの構成が異なっている。図１６に示すように、本実施形態の光ファイバ５７は、コア１１及びコア１１を覆うクラッド１２からなり、コア１１の上面には突起５８が形成されている。即ち、光ファイバ５７を１列に配列させて平面状のファイバ列を構成した場合には、突起５８はファイバ列の光出射面側に配置される。突起５８は透明材料により形成されており、光の入射側から遠ざかるにつれて密に配置されている。即ち、突起５８の配置密度は、光ファイバ５７の長手方向において、光の進行方向１００の上流側で低く、下流側に向かうにつれて高くなっている。
【０１０９】
本実施形態においては、光ファイバ５７に入射された光は、コア１１内を進行方向１００に沿って伝播しつつ、その一部が突起５８を介して光ファイバ５７の外部に漏出される。このとき、光の進行方向１００の下流側にいくほど、光ファイバ５７内を導通する光量は低下するが、下流側ほど突起５８の配置密度が高いためこの光量の低下が補われ、結果的には、光ファイバ５７の長手方向に沿って均一に光が出射される。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１１０】
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。図１７は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。図１７に示すように、本実施形態においては、光ファイバ５９にその両端部から光が入射するようになっており、光ファイバ５９における突起５８の配置密度は、長手方向中央部で高く、両端部に向かうほど低くなっている。これにより、光ファイバ５９の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ５９の長手方向において均一に光を出射することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１０の実施形態と同様である。
【０１１１】
次に、本発明の第１２の実施形態について説明する。図１８は、本実施形態における光ファイバを示す斜視図である。図１８に示すように、本実施形態においては、光ファイバ６０にその両端部から光が入射するようになっている。光ファイバ６０における突起５８の配置密度は、長手方向において均一である。即ち、突起５８は光ファイバ６０の長手方向に沿って等間隔で配置されている。但し、光ファイバ６０の長手方向における突起５８の長さは、光ファイバ６０の長手方向中央部で長く、両端部に向かうほど短くなっている。これにより、光ファイバ６０の長手方向中央部に近いほど、コア１１と突起５８との界面の面積が大きく、コア１１内を伝播する光のうち、突起５８内に入射する割合が大きくなり、長手方向両端部に近いほど、前記界面の面積が小さく、突起５８内に入射する光の割合が小さくなる。この結果、光ファイバ６０の両端部から光が入射されたときに、光ファイバ６０の長手方向において均一に光を出射することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１１の実施形態と同様である。
【０１１２】
なお、本実施形態において、光ファイバの長手方向に沿って突起とコアとの界面の面積を変化させる替わりに、突起の形状を変化させることにより、コアから突起に入射する光の割合を変化させてもよい。例えば、突起がコアから離れるにつれて広がるような形状とすれば、前記割合が高くなる。また、突起の高さを高くして、クラッドの外周面まで到達するようにすれば、突起とクラッドとの間の界面がなくなるため、突起がクラッドの外周面まで到達しておらず、突起とクラッドとの界面が存在する場合と比較して、前記割合が高くなる。これは、コアから突起内に入射した光が、突起とクラッドとの界面において反射されることがなくなるからである。
【０１１３】
また、前述の第１０乃至１２の実施形態は、任意に組み合わせてもよい。即ち、光ファイバの長手方向に沿って、突起の配置密度及び突起の長さ又は形状の双方を変化させてもよい。
【０１１４】
次に、本発明の第１３の実施形態について説明する。本実施形態においては、突起５８がクラッド１２よりも屈折率が高い材料により形成されている。これにより、突起５８とクラッドとの境界面で光を反射させ、突起５８内に光を閉じ込めることができる。この結果、突起５８からクラッド１２へ光が伝播しにくくなり、コア１１から突起５８に進出した光の大部分を、所望の方向へ出射させることができる。この結果、光の利用効率が高くなる。
【０１１５】
なお、このとき、突起の屈折率とコアの屈折率との関係は特に規定されず、共にクラッドの屈折率よりも高ければよい。即ち、どちらか一方が高くてもよく、同じ値でもよい。同じ値にする場合には、例えば、コアを形成する材料と同じ材料により突起を形成することもできる。
【０１１６】
次に、本発明の第１４の実施形態について説明する。図１９（ａ）は本実施形態における光ファイバを示す斜視図であり、（ｂ）はファイバ列を示す斜視図である。本実施形態においては、前述の第１の実施形態と比較して、光ファイバの形状が異なっている。即ち、図１９（ａ）に示すように、本実施形態における光ファイバ６１は、その長手方向に直交する断面において、全体の形状が矩形であり、コアの形状も矩形である。また、光ファイバ６１の上面には切込１３が形成されている。切込１３の配置密度は、光の進行方向１００の上流側ほど小さく、下流側ほど大きくなっている。また、図１９（ｂ）に示すように、複数本の光ファイバ６１を相互に平行に１列に配列することにより、ファイバ列６２が形成されている。ファイバ列６２の形状は板状である。なお、本実施形態においては、各光ファイバ６１に入射する光の方向は、相互に同じ方向である。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１１７】
本実施形態によれば、前述の第１の実施形態の効果に加えて、光ファイバ６１の長手方向直交断面の形状を矩形とすることにより、ファイバ列の作製工程において以下に示すような効果が得られる。
（１）光ファイバの断面形状が円又は楕円である場合と比較して、複数本の光ファイバをアレイ状に配置することが容易である。また、このときに、切込又は突起等の光出射部を同じ方向を向くように揃えることが容易である。
（２）複数本の光ファイバをアレイ状に並べた後で切込を形成する場合には、光ファイバが回転することがなく、切込の形成が容易である。
（３）複数本の光ファイバを密着させて配列することができるため、光ファイバ間の空間を接着剤等の別の媒体により埋める必要がない。
【０１１８】
次に、本発明の第１５の実施形態について説明する。図２０は本実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。図２０に示すように、本実施形態に係る光源装置６３においては、前述の第１の実施形態におけるファイバ列３（図１参照）の替わりに、導光板６４が設けられている。導光板６４においては、クラッド材からなる１枚の板状の導光体６５の内部に、導光体６５よりも屈折率が高い材料からなるコア６６が複数本設けられている。コア６６は相互に平行に１列に配列されている。また、導光体６５におけるコア６６の直上域には、複数の切込１３が形成されている。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１１９】
本実施形態によれば、前述の第１４の実施形態における効果（１）及び（２）を得ることができる。また、ファイバ列の替わりに、一体的に形成された導光板６４が設けられているため、その製造過程においてコア６６間の位置がずれることがなく、取り扱いが容易である。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１２０】
次に、本発明の第１６の実施形態について説明する。本実施形態においては、前述の第１の実施形態におけるファイバ列３（図１参照）の替わりに、複数の光ファイバ素線が１列に配列されたテープ形光ファイバ心線（図示せず）が設けられている。このようなテープ形光ファイバ心線として、例えば、ＪＩＳ Ｃ ６８３８規格により規定されている石英光ファイバ素線を用いたテープ形光ファイバ心線、及びプラスチック光ファイバ素線を用いたテープ形光ファイバ心線がある。また、ファイバ列３の替わりに、ＪＩＳ Ｃ ６８３９規格により規定されているテープ形光ファイバコードを用いてもよい。
【０１２１】
本実施形態においては、このようなテープ形光ファイバ心線又はテープ形光ファイバコードを用いることにより、複数本のコアを略平行にアレイ状に配設する工数を設けることなく、前述の各実施形態と同様な機能を持つ光源装置を容易に作製することができる。
【０１２２】
次に、本発明の第１７の実施形態について説明する。図２１（ａ）は本実施形態における反射型ＬＥＤを示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図であり、図２２は、横軸に光軸からの傾斜角度をとり、縦軸に相対輝度をとって、反射型ＬＥＤの特性を示すグラフ図である。本実施形態においては、前述の第１の実施形態と比較して、光源として、反射型ＬＥＤが設けられている点が異なっている。図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この反射型ＬＥＤ７０においては、筐体７１の一面に、半球状の凹部７２が形成されており、この凹部７２の内面は反射鏡になっている。また、凹部７２の辺縁における相互に対向する部分から１対のリード７３ａ及び７３ｂが延出しており、リード７３ａの先端には発光素子７４が取り付けられている。発光素子７４は前記反射鏡の焦点に位置しており、反射鏡に向けて光を放射するようになっている。更に、発光素子７４は金線７５によりリード７３ｂに接続されている。
【０１２３】
通常のＬＥＤは、砲弾型又はそれに類似した形状である。この砲弾型ＬＥＤにおいては、発光素子から放射された光のうち、直接又は反射鏡によって前方の樹脂レンズに到達した光のみが光制御された光として外部に放射され、利用される。このため、発光素子から放射された光のうち、（１／３）程度しか利用できない。これに対して、反射型ＬＥＤ７０においては、発光素子７４から放射された光のうち大部分を後方の反射鏡で受け、光制御された光として外部に放射することができる。これにより、反射型ＬＥＤ７０は、発光素子７４の放射光のほぼ全てを利用できるため、光の利用効率が高い。また、図２２に示すように、反射型ＬＥＤ７０から出射される光は、輝度がピーク頂点の輝度の半分になる角度、即ち、半値角が±７°程度である。このように、反射型ＬＥＤ７０から出射される光は広がりが少なく、指向性が極めて高い。このため、反射型ＬＥＤから出射された光を効率よく基幹ファイバ５乃至７のコアに導入することができる。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１２４】
本実施形態においては、光源として反射型ＬＥＤを使用しているため、光の利用効率がより高い光源装置を実現することができる。なお、光源として砲弾型ＬＥＤ等を使用する場合においても、集光レンズを設けることにより、光源から出射された光を効率よく基幹ファイバのコアに導入することができる。
【０１２５】
以下、本発明に係る表示装置の実施形態について説明する。先ず、本発明の第１８の実施形態について説明する。図２３は、本実施形態に係る表示装置を示すブロック図であり、図２４（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその一画素分の部分を示す斜視図であり、図２５は、本実施形態に係る表示装置が搭載された電子機器を示す斜視図である。図２３及び図２４（ａ）に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１０１においては、バックライトとして上述の第１の実施形態に係る光源装置１が設けられており、この光源装置１の光出射面側に透過型の液晶パネル１０２が配置されている。
【０１２６】
また、液晶表示装置１０１には、外部から映像データが同期信号と共に入力され、この映像データに基づいて、光源装置１のＬＥＤを駆動するＬＥＤ制御信号を生成すると共に、赤・青・緑の各色毎のデジタルの画像データ及び駆動パルスを生成するコントローラＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）１０３が設けられている。ＬＥＤ制御信号は、光源装置１の光源８乃至１０に入力され、光源８乃至１０の発光を制御するものである。また、駆動パルスは液晶パネル１０２に入力され、液晶パネル１０２の走査を行うものである。更に、液晶表示装置１０１には、コントローラＩＣ１０３から出力されたデジタルの画像データをアナログの画像信号に変換して液晶パネル１０２に対して出力するＤＡＣ（Digital to Analog Converter：デジタル・アナログ変換器）１０４が設けられている。コントローラＩＣ１０３には、映像データから各色毎の画像データを生成するコントローラ１０５、駆動パルスを生成するパルスジェネレータ１０６、及び１フレーム分の画像データを記憶する高速フレームメモリ１０７が設けられている。
【０１２７】
図２４（ａ）に示すように、液晶パネル１０２は、光源装置１のファイバ列３の光出射面側に配置されている。液晶パネル１０２には、複数個の画素１１０がマトリクス状に配列されており、各画素１１０には透過領域が形成されている。また、ファイバ列３と液晶パネル１０２との間には、透明樹脂層１１１が設けられており、この透明樹脂層１１１には、液晶パネル１０２の各画素１１０の透過領域に対応するように、複数個の自己形成光導波路１１２がマトリクス状に形成されている。図２４（ｂ）に示すように、自己形成光導波路１１２の形状は、四角錐台形の側面が外側に膨らんだ形状であり、液晶パネル１０２側が相対的に小さな上面となっており、ファイバ列３側が相対的に大きな下面となっている。
【０１２８】
図２５に示すように、この液晶表示装置１０１は、例えば携帯電話１１３に搭載されている。この携帯電話１１３においては、表示部を構成する液晶表示装置１０１が薄く軽量であるため、携帯電話１１３全体の厚さを薄くし、且つ軽量化することができる。また、液晶表示装置１０１においては、光接続部分の構成が簡略であり、コストが低いため、携帯電話１１３全体のコストを低減させる効果もある。更に、液晶表示装置１０１においては、所望でない方向への漏光が少なく、光の利用効率が高いため、消費電力も低い。このような本実施形態の効果、即ち、薄型化、軽量化、低コスト化及び低消費電力化は、携帯端末では特に有効である。
【０１２９】
なお、液晶表示装置１０１が搭載される電子機器は携帯電話に限定されず、テレビジョン受像機、デスクトップ型パーソナルコンピュータのモニタ、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance：個人用情報端末）、デジタルカメラ、デジタルビデオ等であってもよい。
【０１３０】
また、本実施形態においては、液晶表示装置１０１にバックライトとして前述の第１の実施形態に係る光源装置１を搭載する例を示したが、本発明はこれに限定されず、液晶表示装置は、前述の第２乃至１７の実施形態のうち、いずれかの実施形態に係る光源装置を搭載してもよい。
【０１３１】
以下、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示装置の動作、即ち、本実施形態に係る表示装置の駆動方法について説明する。図２６は、本実施形態に係る液晶表示装置の動作を示す平面図であり、図２７（ａ）及び（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に画素行をとって、液晶表示装置における液晶パネル及び光源装置の動作を示すタイミング図であり、（ａ）は従来の液晶表示装置の動作を示し、（ｂ）は従来の液晶表示装置の動作を示す。
【０１３２】
図２３に示すように、液晶表示装置１０１の外部から、映像データ及び同期信号がコントローラＩＣ１０３のコントローラ１０５に入力される。コントローラ１０５は、この映像データ及び同期信号に基づいて、光源装置１の光源８乃至１０を駆動するためのＬＥＤ制御信号を生成して、光源８乃至１０に対して出力する、また、コントローラ１０５は、映像データ及び同期信号に基づいて、赤・青・緑の各色毎の画像データをデジタル信号として生成し、これをＤＡＣ１０４に対して出力する。ＤＡＣ１０４はこの画像データをデジタル・アナログ変換してアナログの画像信号を生成し、これを液晶パネル１０２に対して出力する。更に、コントローラ１０５はパルスジェネレータ１０６に情報を送り、パルスジェネレータ１０６がこの情報に基づいて駆動パルスを生成し、液晶パネル１０２に対して出力する。
【０１３３】
これにより、ＬＥＤ制御信号に基づいて、光源装置１の光源８乃至１０が点灯する。また、駆動パルスにより液晶パネル１０２の走査線が走査されると共に、液晶パネル１０２のデータ線（図示せず）に画像信号が書き込まれる。これにより、各画素の液晶分子が所定の配向状態となり、光源装置１から出射された光が液晶パネル１０２を透過することによって画像が付加され、液晶表示装置１０１の前方に向けて画像を表示する。
【０１３４】
このとき、コントローラ１０５は、光源８乃至１０を、タイミングを相互にずらして発光させる。例えば、ある期間には、光源８のみを点灯させて、光源９及び１０を消灯させる。これにより、光源装置１のファイバ列３においては、光源８に接続された光ファイバ２のみが発光する。即ち、光ファイバ２が３本に１本の割合で発光する。このとき、コントローラ１０５は、光源８に接続された光ファイバ２に対応する画素行の液晶分子の配向を、所定の配向に制御する。そして、次の期間においては、光源９のみを点灯させて光源８及び１０を消灯させる。これにより、光源９に接続された光ファイバ２のみが発光する。このとき、コントローラ１０５は、光源９に接続された光ファイバ２に対応する画素行について、液晶分子の配向を制御する。同様に、更に次の期間には、光源１０のみを点灯させ、光源１０に対応した画素行の配向を制御する。
【０１３５】
このように、光源８乃至１０を、タイミングをずらして点灯させることにより、以下の効果を得ることができる。図２６に示すように、光源装置１のファイバ列３において、光源８乃至１０に光学的に接続されている光ファイバを夫々光ファイバ２ａ乃至２ｃとすると、光源８のみが点灯しているタイミングにおいては、光ファイバ２ａのみが発光し、光ファイバ２ｂ及び２ｃは発光していない。そして、点灯する光源を順次切り替えることにより、液晶表示装置の各画素を、一時的に暗い状態にすることができる。この駆動方法は、黒書込、黒リセット又はシャッタ方式と呼ばれている。これにより、ホールド型の表示装置である液晶表示装置を、インパルス型の表示装置に近づけ、動画品質を改善することができる。
【０１３６】
この動画品質の改善効果について、詳細に説明する。液晶表示装置は、光源光を液晶表示パネルのシャッタ機能によってオン・オフすることにより表示を実現するシャッタ方式の表示装置であり、「ホールド型」とよばれている。一方、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube：陰極線管）は、蛍光体の残像により表示を実現する表示装置であり、蛍光体を短時間のみ高い輝度で発光させ、その後蛍光体の残光時間に応じて急激に輝度が低下する「インパルス型」である。画面上に移動する文字を表示すると、ＣＲＴの場合は、観察者は、移動する文字を目で追いかけることによって、高い輝度で光った時の文字だけを見ることができる。一方、液晶表示装置の場合は、移動する文字を目で追いかけると、直前の走査で書きこまれた画面がそのまま表示されている（ホールドされている）ため、視点に位置する画素だけでなく、視点が直前に通過した画素においても文字が見えてしまう。このため、観察者から見ると、文字は視点の移動方向の下流側に尾を引いたように見えてしまい、鮮明に認識できない。この対策として、本実施形態においては、各画素を暗くする時間をシャッタ的に挿入し、画像をホールドしている時間を短くしている。これにより、動画品質を改善することができる。
【０１３７】
そして、本実施形態においては、このようなシャッタ方式の駆動方法を採用して、動画品質を向上させる際に、更に以下に示すような効果を得ることができる。液晶パネルの液晶分子は、電圧が印加されてから所定の配向状態に安定するまでに、一定の応答時間を必要とする。図２７（ａ）に示すように、バックライトとして一括点灯型バックライトを使用している従来の液晶表示装置においては、液晶パネルへのデータの書き込みは線順次に行うが、光源装置の点灯／消灯は、画面全体で一括して行う。従って、最後に走査する走査線（図２７（ａ）に示すＮ行目の走査線）の走査が終わった後、この最後に走査した走査線に対応する画素の液晶分子が応答するのを待ってから、光源装置を点灯させている。このため、他の走査線（図２７（ａ）に示す１乃至（Ｎ−１）行目の走査線）に対応する画素においては、必要以上の待ち時間が生じてしまう。この結果、光源装置の点灯時間が短くなり、その分強力な発光が要求される。また、液晶表示パネルの走査に割り当てられる時間も短くなるため、高速な走査が要求される。
【０１３８】
これに対して、本実施形態においては、図２７（ｂ）に示すように、バックライトとして走査型バックライトを使用するため、光源装置を画素行毎に発光させることができる。このため、走査し、液晶分子の応答が完了した画素行から順に発光させ、発光期間終了後直ちに次の走査を行うことができる。これにより、無駄な待ち時間がなくなり、光源装置の点灯時間を長く設定でき、その分、光源装置の発光強度を低く抑えることができる。また、走査線を走査する時間を長くとれるため、走査速度を低速にすることができる。このため、液晶表示装置の駆動回路にかかる負荷が軽減される。本実施形態においては、図２７（ｂ）に示すＮの値は３である。そして、３行の画素行からなるブロックが複数個配列されて、液晶表示パネル１０２が構成されている。
【０１３９】
なお、前記Ｎの値は、光源装置に設けられている光源の数によって決定される。例えば、光源装置として、前述の第６の実施形態に係る光源装置３８（図１１参照）を使用すれば、Ｎの値は１２となり、１２本の光ファイバ毎に１つのブロックが形成される。このとき、１本の光ファイバに１行の画素行を対応させれば、１つのブロックに１２行の画素行が含まれることになり、１本の光ファイバにＭ本の画素行を対応させれば、１つのブロックに（１２×Ｍ）行の画素行が含まれることになる。従って、Ｍの値を画面全体の画素行数の（１／１２）とすれば、画面全体を１つのブロックで構成することもできる。
【０１４０】
更に、図２７（ｂ）に示すように、本実施形態において、コントローラ１０５は、光源８乃至１０に、赤色光の発光、緑色光の発光及び青色光の発光を、時間的に分離して行わせると共に、入力された映像データを色毎の画像データに分割して、液晶パネル１０２に、光源８乃至１０の動作に同期して、各色に対応する画像を表示させる。即ち、本実施形態においては、各色の画像を順次表示するカラーフィールドシーケンシャル（色時分割）表示を行う。これにより、カラーフィルタ方式の液晶表示装置のように画素内を３つに分割する必要がなく、高解像度又は高開口率の液晶表示装置を実現することができる。
【０１４１】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置においては、バックライトとして前述の各実施形態に係る光源装置を使用しているため、光源装置の構成が簡略で、厚さが薄く、質量が小さい。このため、液晶表示装置全体についても、構成の簡略化、薄型化及び軽量化を図ることができる。
【０１４２】
また、本実施形態においては、光源装置の点灯／消灯を画素行毎に制御することができるため、シャッタ方式及びカラーフィールドシーケンシャル方式の駆動方法を適用した場合に、無駄な応答待ち時間を削減することができる。これにより、光源装置の点灯時間を長く設定できるため、光源装置の発光強度を低く抑えることができ、光源のコストを低減することができる。また、走査時間を長く設定できるため、走査速度を低速にすることができ、駆動回路のコストを低減することができる。また、駆動時間に余裕が生じるため、時間の配分の自由度が高くなり、設計が容易である。
【０１４３】
この設計の容易性に基づく性能面での改善例を以下に示す。この例は、アモルファスシリコンからなる能動層を備えた薄膜トランジスタを画素スイッチとして用いるカラーフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を作製する場合である。逆スタガ構造のアモルファスＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）において、ゲート配線電極としてシート抵抗が２Ω／□のクロミウム電極を用い、ソース配線電極としてシート抵抗が０．０６Ω／□のアルミニウム電極を用いる。１色当たりのサブフレーム周波数を３６０Ｈｚとし、画素及び蓄積容量への書込時間における書込率を８０％とし、１サブフレーム中のゲート配線の走査時間を１．１ミリ秒未満とする。また、画素容量に対する蓄積容量の比率を６５％とする。
【０１４４】
この条件下において、図２７（ａ）に示すように、一括点灯バックライトを使用する場合には、実用的に作製できるカラーフィールドシーケンシャル型液晶表示装置は、対角が１０インチの場合で、画素数仕様はＸＧＡ（１０２４×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は６６％である。ゲート配線電極として、ソース配線電極と同様の低抵抗な材料を使用すると、作製可能な実用的な表示装置は、対角が３０インチの場合で、画素数仕様はＷＸＧＡ（１２８０×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は６８％である。
【０１４５】
一方、図２７（ｂ）に示すように、走査型バックライトを使用する場合には、１サブフレームのゲート配線の走査時間を最大２．７８ミリ秒にすることができる。この走査時間を例えば２．５ミリ秒とすると、実用的に作製できるカラーフィールドシーケンシャル型液晶表示装置は、対角が１３インチの場合で、画素数仕様はＸＧＡ（１０２４×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は６７％である。また、ゲート配線電極として、ソース配線電極と同様の低抵抗な材料を使用すれば、作製可能な実用的な表示装置は、モニタ用途では対角が３２インチで画素数仕様がＷＳＸＧＡ（又は、ＳＸＧＡ＋、１４００×１０２４画素で、走査線が１０２４本）であり、開口率は６６％である。また、テレビ用途では、対角が３６インチで、画素数仕様がＷＸＧＡ（１２８０×７６８画素で、走査線が７６８本）であり、開口率は７０％である。
【０１４６】
このように、本実施形態によれば、画面サイズを従来の２割以上大きくし、且つ、走査線を増やすことが可能である。これは、前述の如く、光源装置と液晶表示パネルとを相互に同期して走査するためである。
【０１４７】
なお、本実施形態に係る表示装置においては、走査線毎に光源装置の発光を独立して制御することができるため、表示領域内における一部の領域の輝度を他の領域よりも低くしたり、色調を変えたりすることが可能である。これにより、画像表示の一部を光源装置によって行うことができる。例えば、一部の領域が暗く、他の一部の領域が明るい画像を表示する際に、暗い領域の発光強度を明るい領域の発光強度よりも低くすれば、暗い領域において、階調数を減らすことなく、画像を表示することができる。これにより、暗い領域が黒く潰れることを防止できる。また、画像において特に強調したい領域を、他の領域よりも明るくすることもできる。
【０１４８】
次に、本発明の第１９の実施形態について説明する。図２８は、本実施形態に係る液晶表示装置を示す光学モデル図であり、図２９は、図２８に示す両面プリズムシートを示す断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、スキャンバックライト方式による立体表示装置である。図２８に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１２１においては、バックライトとして、光源装置１２２が設けられている。また、光源装置１２２と液晶表示パネル１０２との間には、両面プリズムシート１２３が設けられている。
【０１４９】
光源装置１２２においては、ファイバ列３の両側に光方向制御器１２４及び１２５が設けられており、光方向制御器１２４には３本の基幹ファイバ１２６乃至１２８が光学的に接続されており、光方向制御器１２５には他の３本の基幹ファイバ１２９乃至１３１が光学的に接続されている。また、ファイバ列３においては、連続して配置された３本の光ファイバが１つのブロックを構成しており、各ブロックに属する第１の光ファイバの一端は基幹ファイバ１２６に接続されており、他端は基幹ファイバ１２９に接続されており、第２の光ファイバの一端は基幹ファイバ１２７に接続されており、他端は基幹ファイバ１３０に接続されており、第３の光ファイバの一端は基幹ファイバ１２８に接続されており、他端は基幹ファイバ１３１に接続されている。これらの光ファイバの形状は、例えば図１４に示す光ファイバ５５と同じである。
【０１５０】
また、図２９に示すように、両面プリズムシート１２３は透明材料からなる板状部材である。両面プリズムシート１２３のファイバ列３側の面には、光ファイバ２の配列方向（図１参照）に延びる複数のプリズムからなるプリズム列１３２が形成されている。各プリズムの長手方向に直交する断面の形状は三角形である。また、両面プリズムシート１２３の液晶表示パネル１０２側の面には、レンチキュラーレンズ１３３が形成されている。プリズム列１３２を構成する各プリズムとレンチキュラーレンズ１３３を構成する各シリンドリカルレンズとは１対１で対応しており、シリンドリカルレンズはプリズムが延びる方向に延びており、液晶表示パネル１０２の表面に垂直な方向から見て、シリンドリカルレンズの頂線はプリズムの稜線と重なっている。液晶表示パネル１０２においては、相互に平行に且つ離隔して配置された２枚の透明基板１３４及び１３５が設けられており、透明基板１３４と透明基板１３５との間には液晶層１３６が設けられている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１８の実施形態と同様である。
【０１５１】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示装置の動作、即ち、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法について説明する。本実施形態においては、光方向制御器１２４及び１２５からファイバ列３に交互に光を入射させる。そして、光方向制御器１２４から光を入射させるときには、液晶表示パネル１０２に左眼用の画像を表示させ、光方向制御器１２５から光を入射させるときには、液晶表示パネル１０２に右眼用の画像を表示させる。
【０１５２】
光方向制御器１２４からファイバ列３の光ファイバに入射した光は、光ファイバの切込から出射するが、このときの出射方向は、上方向、即ち、両面プリズムシート１２３に向かう方向から光方向制御器１２４から遠ざかる側に傾斜した方向である。この光は、両面プリズムシート１２３のプリズム列１３２に入射し、全反射条件を満たす光のみが両面プリズムシート１２３内を通過して、両面プリズムシート１２３から出射する。このとき、この出射光は、レンチキュラーレンズ１３３の作用により、上方向から光方向制御器１２４から遠ざかる側に大きく傾斜して出射する。この光は、液晶表示パネル１０２の液晶層１３６を透過することにより左眼用の画像が付加され、観察者の左眼に向かって進行する。
【０１５３】
また、光方向制御器１２５からファイバ列３の光ファイバに入射した光は、光ファイバの切込から出射するが、このときの出射方向は、上方向から光方向制御器１２５から遠ざかる側に傾斜した方向である。この光は、両面プリズムシート１２３のプリズム列１３２に入射し、全反射条件を満たす光のみが両面プリズムシート１２３内を通過して、両面プリズムシート１２３から出射する。このとき、この出射光は、レンチキュラーレンズ１３３の作用により、上方向から光方向制御器１２５から遠ざかる側に大きく傾斜して出射する。この光は、液晶表示パネル１０２の液晶層１３６を透過することにより右眼用の画像が付加され、観察者の右眼に向かって進行する。これにより、観察者は立体画像を認識することができる。
【０１５４】
なお、両面プリズムシート１２３の厚さを０．４ｍｍとし、透明基板１３４及び１３５の厚さを夫々０．５ｍｍとすると、両面プリズムシート１２３から出射する光の進行方向と液晶表示パネルに垂直な方向上とのなす角度θ１は、２０°となる。
【０１５５】
そして、左眼用画像を表示する際にも、右眼用画像を表示する際にも、前述の第１８の実施形態と同様な方法により、各ブロックに属する３本の光ファイバを時分割で順次発光させると共に、液晶表示パネル１０２に各色の画像を時分割で表示して、カラーフィールドシーケンシャル（色時分割）表示を行う。本実施形態においては、カラーフィールドシーケンシャル表示とフィールドシーケンシャル立体表示とを同時に行うため、画像を切り替える周波数は、３６０Ｈｚ以上とすることが好ましい。
【０１５６】
次に、比較のために、従来のレンチキュラーレンズを使用した立体表示装置について説明する。図３０は、従来の液晶表示装置を示す断面図である。図３０に示すように、この従来の液晶表示装置１４１においては、面状に光を出射する光源装置１４２、液晶表示パネル１４３及びレンチキュラーレンズ１４４がこの順に設けられており、液晶表示パネル１４３においては、２枚の透明基板１４５及び１４６が、相互に平行に且つ離隔して設けられており、両透明基板間には、液晶層１４７が配置されている。また、液晶表示パネル１４３の各画素１４８には、右眼用サブ画素１４９及び左眼用サブ画素１５０が対になって設けられている。そして、レンチキュラーレンズ１４４の各シリンドリカルレンズが、各画素列に対応している。
【０１５７】
この従来の液晶表示装置１４１においては、右眼用サブ画素１４９に右眼用の画像を表示させると共に、左眼用サブ画素１５０に左眼用の画像を表示させる。そして、光源装置１４２から光を出射させる。これにより、光源装置１４２から出射した光の一部は、右眼用サブ画素１４９を透過し、この右眼用サブ画素１４９が属する画素列に対応するシリンドリカルレンズによって屈折し、観察者の右眼に向かう。また、光源装置１４２から出射した光の他の一部は、左眼用サブ画素１５０を透過し、この左眼用サブ画素１５０が属する画素列に対応するシリンドリカルレンズによって屈折し、観察者の左眼に向かう。これにより、観察者に立体画像を認識させる。なお、透明基板１４５及び１４６の厚さを夫々０．５ｍｍとすると、レンチキュラーレンズ１４４から出射する光の進行方向と液晶表示パネルに垂直な方向上とのなす角度θ２は、１２°となる。
【０１５８】
この従来の液晶表示装置においては、立体画像を表示するために、各画素を右眼用及び左眼用の２つのサブ画素に分割する必要がある。また、カラーの立体画像を表示するためには、右眼用サブ画素及び左眼用サブ画素を更に夫々ＲＧＢの３つのサブ画素に分割する必要がある。この結果、１つの画素を６つのサブ画素に分割することになってしまい、開口率が低下する。また、液晶表示パネルにおいては、各サブ画素毎に信号配線を敷設する必要があるため、信号配線の数が増大してしまい、信号配線の引き回し量が増大すると共に、各信号配線を細くせざるを得なくなり、信号配線における遅延量が増大する。更に、各画素の位置を各シリンドリカルレンズの位置に対応させる必要があるため、組立てが困難である。
【０１５９】
これに対して、本実施形態によれば、時分割で立体表示及びカラー表示を行っているため、各画素を６つのサブ画素に分割する必要がない。このため液晶表示装置の解像度又は開口率を高くすることができる。即ち、空間的に画素を分割する場合に比べて、６倍の面積効率が得られ、極めて臨場感が高い立体表示を行うことができる。また、従来の液晶表示装置１４１と比較すると、信号配線の数が６分の１であるため、信号配線の引き回し量が低減すると共に、各信号配線を太くすることが可能になり、信号配線における遅延量が減少する。更に、信号配線の引き回し量が減少するため、表示パネルにおける額縁部分を小さくすることができる。更にまた、画素の位置とシリンドリカルレンズの位置をの間に特別な制約がなく、光学的又は主観的な不具合が生じない範囲で、自由な設計が可能である。更にまた、２次元表示と３次元表示とを切り替えた場合でも、画素数は変化しない。
【０１６０】
次に、本発明に係る光源装置の製造方法の実施形態について説明する。先ず、本発明の第２０の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態に係る光源装置の製造方法の実施形態である。
【０１６１】
先ず、図１に示す光ファイバ２及び基幹ファイバ５乃至７を作製する。光ファイバ２及び基幹ファイバ５乃至７の作製方法は共通である。先ず、プラスチック製光ファイバ（ＰＯＦ）又は石英製光ファイバを用意し、この光ファイバに切込を形成する。切込の形成方法には種々の方法があるが、例えば、下記（１）乃至（５）のような方法で形成可能である。
【０１６２】
（１）切削機により直接、切削加工する。（２）光ファイバを１列に配列させて、その上にマスクを重ねる。このマスクには、切込を形成する予定の領域にスリットが形成されている。そして、マスクの上から研磨剤を使って光ファイバを研磨する。（３）光ファイバを１列に配列させて、その上にフォトレジスト又はドライフィルムレジスト等の感光性レジストを成膜し、この感光性レジストを、切込を形成する予定の領域に開口部が形成されるようにパターニングした後、これをマスクとしてエッチングする。（４）金型を作製し、加圧又は射出等の手法で成型する。（５）レーザ加工により切込を形成する。
【０１６３】
図２に示すように、光ファイバの全長にわたって同じ形状の切込を形成する場合は、（１）の切削法において、切削機の刃の角度を一定の角度に設定して切削するか、（３）のエッチング法が好適である。特に複雑な形状の切込を形成する場合は、（４）の金型を用いた加圧成型法、及び（５）のレーザ加工法が好適である。また、加工精度が若干低くても低コストで形成したい場合は、（２）のマスク研磨法が有利である。本実施形態においては、（１）の切削法を実施する。このようにして、光ファイバ２及び基幹ファイバ５乃至７を作製する。
【０１６４】
次に、図１に示すように、切込が形成された光ファイバ２を一列に配列させて、これらの光ファイバ２間を透明材料により埋め込み、光ファイバ２同士を接着する。この透明材料には、光ファイバ２のクラッド１２と同程度の屈折率を持つものを使用し、例えば、後の工程において良好な加工性を得るために、樹脂材料を使用する。このようにして、ファイバ列３を作製する。
【０１６５】
一方、ファイバ列３とは別に、光方向制御器４を作製する。光方向制御器４の材料には、種々の材料が使用可能であるが、本実施形態においては、加工が容易であり且つ軽量である樹脂材料を使用する。金型を準備し、射出成形により、図３に示すような形状の樹脂成型体を成型する。そして、この樹脂成型体の表面の一部に反射膜を成膜することにより、ミラー１４乃至１６を形成する。これにより、光方向制御器４を作製する。
【０１６６】
次に、ファイバ列３、光方向制御器４及び基幹ファイバ５乃至７を、図１に示すように配置する。その後、各構成要素間に、光硬化樹脂を充填する。そして、自己形成光導波路技術を応用して、各構成要素間を光学的に接続する。以下、自己形成光導波路技術の原理を説明する。図３１（ａ）乃至（ｅ）は、この自己形成光導波路技術の原理を示す断面図であり、図３２は、この自己形成光導波路技術により、ミラーを介在させた光路を形成する方法を示す断面図である。
【０１６７】
先ず、図３１（ａ）に示すように、未硬化の光硬化樹脂２０１内に、光ファイバ２０２の一端部２０２ａを設置する。次に、図３１（ｂ）に示すように、光ファイバ２０２の他端部（図示せず）から光ファイバ２０２内に光を導入し、一端部２０２ａからビーム２０３を出射させる。このビーム２０３は、その光軸上で最も強度が強く、強度分布が軸対称の広がりを持ったガウス型ビームとなる。すると、図３１（ｃ）に示すように、光硬化樹脂２０１における最も強い光が照射される部分、即ち、ビーム２０３の光軸の近傍に相当する部分が、光重合反応により硬化する。光硬化樹脂２０１が硬化すると、その屈折率が上昇する。これにより、テーパー部２０４が形成される。
【０１６８】
そして、図３１（ｄ）に示すように、光硬化樹脂２０１の硬化が進むにつれて、硬化部分と未硬化部分との間の屈折率の差によって、ビーム２０３は徐々に光軸上に閉じ込められる。光が完全に閉じ込められると、周囲よりも屈折率が高い直線部２０５が形成される。このとき、未硬化の光硬化樹脂２０１に含まれる反応開始剤は、硬化部分、即ち、直線部２０５に偏在していく。このため、光硬化樹脂２０１において、直線部２０５とそれ以外の部分とは組成が異なってくる。
【０１６９】
次に、図３１（ｅ）に示すように、加熱等の手段により、光硬化樹脂２０１の直線部２０５以外の部分を硬化させて、硬化後樹脂２０６とする。このとき、直線部２０５と硬化後樹脂２０６とはその組成が相互に異なるため、屈折率も相互に異なる。これにより、直線部２０５がその屈折率が相対的に高いコアとなり、硬化後樹脂２０６がその屈折率が相対的に低いクラッドとなる光導波路が形成される。
【０１７０】
このように、光ファイバから出射する光を光硬化樹脂内に導入することにより、所望の領域内を光が伝播する光導波路を自己整合的に形成することができる。このため、このような光導波路は自己形成光導波路と呼ばれる。また、光導波路間を光学的に接続するために、電極間を電気的に接続するハンダになぞらえて、光ハンダと呼ばれることもある。
【０１７１】
なお、前述の図３１（ｅ）に示す工程において、加熱により光硬化樹脂２０１の直線部２０５以外の部分を硬化させる替わりに、光硬化樹脂２０１における直線部２０５以外の部分を除去し、この除去部分により屈折率が低い他の樹脂を満たし、この樹脂を硬化させてクラッドを形成してもよい。また、後述するように、光硬化樹脂として２液混合型の光硬化樹脂を使用してもよい。
【０１７２】
また、この自己形成光導波路の技術を、ミラーを含む光学系に応用することで、光の進行方向を制御することも可能である。即ち、図３２に示すように、光ファイバ２０２を配置し、この光ファイバ２０２から出射されるビーム２０３の進路上に、ミラー２０７を配置する。ミラー２０７の反射面は、ビーム２０３の光軸に対して例えば４５°の角度をなすようにする。そして、光ファイバ２０２及びミラー２０７からなる光学系の周囲を、未硬化の光硬化樹脂２０１により覆う。
【０１７３】
この状態で、光ファイバ２０２からビーム２０３を出射させる。これにより、ビーム２０３は、未硬化の光硬化樹脂２０１内をミラー２０７に向かって直進し、ミラー２０７の反射面により反射されて、その進行方向を９０°変化させて光硬化樹脂２０１内を直進する。ビーム２０３は、その光軸上が最も強度が強く、強度分布が軸対称の拡がりを持ったガウス型ビームである。ビーム２０３の光軸近傍において光硬化樹脂２０１の硬化が始まると、テーパー部２０４が形成されて光が閉じ込められ、やがて直線部２０５が形成される。この直線部２０５は、ミラー２０７の反射面で垂直に折れる。この屈曲部では、エバネッセント光及び屈曲部前後の漏光が重なることによる光硬化部が発生し、径が若干広がる。しかし、この拡がりは微小なため、入射された光は、形成された自己形成光導波路に沿って、例えば垂直に方向を変える。そして、前述の如く、未硬化の光硬化樹脂２０１における直線部２０５以外の部分を、直線部２０５よりも屈折率が低い硬化後樹脂とすることにより、自己形成光導波路を作製する。
【０１７４】
本実施形態においては、上述の自己形成光導波路の技術を、図１に示す光ファイバ２と光方向制御器４との間の機械的及び光学的接続、光方向制御器４と基幹ファイバ５との間の機械的及び光学的接続、並びに光方向制御器４と基幹ファイバ６との間の機械的及び光学的接続に適用する。図３３は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図であり、図３４は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【０１７５】
先ず、図３３に示すように、ファイバ列３、光方向制御器４、基幹ファイバ５及び６を所定の位置関係になるように配置する。そして、周囲の雰囲気を乾燥窒素により満たす。これは、次の２点の理由による。第１に、光硬化樹脂の硬化時に酸素が存在すると、特に光ラジカル重合系樹脂に関して、しばしば硬化を抑制するためである。第２に、光硬化樹脂の硬化時に水分が存在すると、特に光カチオン重合系樹脂に関して、硬化に影響を及ぼすためである。従って、雰囲気中から水分及び酸素をできる限り排除するために、乾燥窒素を使用する。
【０１７６】
次に、ファイバ列３の光ファイバ２における光方向制御器４側の端部、光方向制御器４並びに基幹ファイバ５及び６の表面に、２液混合型の光硬化性樹脂混合液２０９（図３４参照）を塗布する。これにより、光ファイバ２と光方向制御器４との間、光方向制御器４と基幹ファイバ５との間、及び光方向制御器４と基幹ファイバ６との間に、光硬化性樹脂混合液２０９を充填する。このとき、基幹ファイバ５及び６に形成された切込１７内にも、光硬化性樹脂混合液２０９を充填する。光硬化性樹脂混合液２０９の粘性は、液が所望の領域以外の領域に多量に流出しない程度に高く、且つ、各構成要素（光ファイバ２、光方向制御器４並びに基幹ファイバ５及び６）の形状に追従する程度に低いことが望ましい。但し、液の塗布量を正確に制御することによって、この粘性の許容範囲を広げることができる。
【０１７７】
光硬化性樹脂混合液２０９は２種類の樹脂により構成する。即ち、光ラジカル重合系の樹脂Ａと、光カチオン重合系の樹脂Ｂである。混合比率は、例えば、体積率で、樹脂Ａ：樹脂Ｂ＝７：３とする。このように重合過程が異なる２種類の樹脂を混合させることにより、共重合が生じなくなる。樹脂Ａに添加され、光照射によりラジカルを発生する光ラジカル重合開始剤には、例えば、芳香族カルボニル化合物を使用し、例えば、波長が５００ｎｍ程度の青色光の領域に光感度を持つ材料を使用する。一方、樹脂Ｂに添加され、光照射によりルイス酸を発生する光カチオン重合開始剤には、例えば、芳香族ジアゾニウム塩を使用し、例えば、波長が５００ｎｍ程度の青色光の領域にほとんど光感度を持たない材料を使用する。
【０１７８】
次に、ファイバ列３の上方、即ち、切込１３が形成されている側に、ファイバ列３における光方向制御器４側の端部を除く部分に対向するように、面平行光源２１０を配置する。面平行光源２１０は、略平行な青色光を一定の領域において面状に出射するものである。そして、面平行光源２１０から見て光方向制御器４側に、光遮蔽板２１１を配置し、面平行光源２１０から出射した漏光及び拡散光が光硬化性樹脂混合液２０９を直接照射しないようにする。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９の予期しない硬化を抑制する。
【０１７９】
この状態で、面平行光源２１０から青色光を出射させる。出射された青色光は、光ファイバ２の切込１３から光ファイバ２のコア１１に入射し、このコア１１内を伝播して、光ファイバ２の光方向制御器４側の端部から出射する。切込１３は、本来は光ファイバ２のコア１１を伝播する光に対して光出射部として作用するものであるが、光路は可逆であるため、光ファイバ２の外部から照射される光に対しては、光ファイバ２の内部へ光を導入する光入射部として作用する。そして、光ファイバ２から出射した青色光は、光方向制御器４に向かって光硬化性樹脂混合液２０９内を伝播する。
【０１８０】
図３４に示すように、光方向制御器４のミラー１４に対向して配置されている光ファイバ２から出射した光のビーム２１２は、光硬化性樹脂混合液２０９内を伝播してミラー１４に到達し、ミラー１４により反射されて再び光硬化性樹脂混合液２０９内を伝播し、基幹ファイバ５の切込１７に到達する。そして、切込１７から基幹ファイバ５の内部に導入される。これにより、光ファイバ２とミラー１４との間を略直線的に接続する自己形成光導波路２１３が形成されると共に、ミラー１４と基幹ファイバ５との間を略直線的に接続する自己形成光導波路２１４が形成される。この結果、光ファイバ２と基幹ファイバ５との間に、ミラー１４が介在した光導波路が形成される。同様に、光方向制御器４のミラー１５に対向する位置に配置された光ファイバ２と基幹ファイバ６との間には、ミラー１５が介在した光導波路が形成される。また、基幹ファイバ５及び６に形成された切込１７の内部も光硬化性樹脂混合液２０９により満たされているため、切込１７の内部にも自己形成光導波路が形成される。
【０１８１】
このとき、樹脂Ａは光ラジカル重合系の樹脂であり、光ラジカル重合開始剤（増感剤）として、青色光の領域に光感度を持つ芳香族カルボニル化合物を使用しているため、光硬化性樹脂混合液２０９内においてビーム２１２の光軸近傍部分が硬化する際には、樹脂Ａのみが選択重合により硬化し、樹脂Ｂは光導波路外に排除される。これにより、光導波路においては樹脂Ａの濃度が相対的に高くなり、光導波路外の未硬化部分においては、樹脂Ａの濃度が相対的に低くなる。
【０１８２】
そして、光ファイバ２と基幹ファイバ５及び６とを接続する自己形成光導波路を形成した後、光硬化性樹脂混合液２０９全体に対して紫外光を照射する。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９における未硬化部分が硬化する。この紫外線照射工程では、樹脂Ａ及び樹脂Ｂが共に硬化する。この結果、青色光により硬化した自己形成光導波路と、紫外線により硬化したその周囲の部分とは、樹脂の組成が相互に異なり、このため屈折率が相互に異なる。前述の例えば７：３という混合比率は、この紫外線照射工程で作製された硬化樹脂の屈折率が、青色光によって形成された自己形成光導波路の屈折率に対して、全反射条件を満たす程度に低くなるように決定されたものである。
【０１８３】
なお、前述の図３２においては、自己形成光導波路は、ミラー２０７に到達するまでにテーパ−部２０４から直縁部２０５に移行しているが、本実施形態においては、図３４に示すように、光ファイバ２と光方向制御器４との間の距離が小さいため、ビーム２１２がミラー１４に到達する位置では、自己形成光導波路はまだテーパ−部のままであり、基幹ファイバ５及び６に入射する直前の位置で直線的な形状となる。
【０１８４】
次に、図１に示すように、ファイバ列３の光ファイバ２における光方向制御器４の反対側の端部と基幹ファイバ７とを機械的及び光学的に接続する。また、基幹ファイバ５乃至７の端部に、夫々光源８乃至１０を光学的に接続する。これにより、前述の第１の実施形態に係る光源装置１が製造される。
【０１８５】
以下、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、各構成要素間、即ち、光ファイバ、光方向制御器、基幹ファイバの相互間の光学的な接続に自己形成光導波路技術を応用することにより、各構成要素間を精度良く確実に光接続することができる。このため、各構成要素間の接続に伴う光のロスが少なく、光利用効率が極めて高い光源装置を製造することができる。
【０１８６】
また、本実施形態においては、２種類の樹脂を混合した光硬化性樹脂混合液を使用し、青色光によって光自己形成光導波路を形成した後、周囲の未硬化の光硬化樹脂を紫外線により硬化させているため、コアの形成、クラッドの形成、及び構成要素同士を接着することによるパッケージングを、一連の工程として簡便に実現できる。従って、光源装置の製造コストを低減することができる。
【０１８７】
更に、本実施形態においては、各構成要素間が自己形成的に光接続されるために、互いの位置合わせの精度がそれほど高くなくてもよい。その理由は、図３４に示すように、基幹ファイバ５の切込１７と自己形成光導波路２１４とは一体化し、且つ、自己形成光導波路２１４の直径が切込１７の幅よりも大きくなるため、自己形成光導波路２１４の光軸と切込１７の中心とが多少ずれても、基幹ファイバ５内を伝播した光が切込１７を介して自己形成光導波路２１４内に導入される際には、光が外部に漏洩することがなく、自己形成光導波路２１４内に確実に導入できるためである。従って、本実施形態においては、光源装置の組立に際して各構成要素間の位置合わせが容易であり、製造コストを低減できる。
【０１８８】
更にまた、本実施形態においては、自己形成光導波路の作製に用いる光の強度、光ファイバ及び基幹ファイバのコアの直径、並びに光硬化樹脂の光感度及び硬化特性にもよるが、通常、１分間弱、例えば３０秒間程度の光照射で、自己形成光導波路を形成できる。また、未硬化の樹脂を紫外光で硬化する処理も２分間程度で達成される。このように、自己形成光導波路の作製は、必要とされる処理時間が短いため、スループットが極めて高く、結果として、製造コストを低減できる。
【０１８９】
なお、本実施形態においては、青色光領域における感度が相互に異なる２種類の光重合開始剤を用いたが、この感度が異なる波長領域は特に青色でなくてもよく、使用時に扱いやすい波長領域であれば問題ない。また、光重合開始剤に関しても、種々のものが使用できる。例えば、光ラジカル重合開始剤には、分子開裂型、水素引き抜き型、エキサイプレックス形成型等の各種の反応を利用する材料が使用できる。また、重合開始剤と共に用いられるモノマ及び線状ポリマ又は不飽和オリゴマーにも、種々の材料が使用できる。一方、光カチオン重合開始剤としても、例示した芳香族ジアゾニウム塩だけでなく、芳香族ヨードニウム塩又は芳香族スルホニウム塩等が使用できる。また、本実施形態においては、光ラジカル重合系及び光カチオン重合系という重合過程が相互に異なる２種類の樹脂を用いて共重合を防いでいるが、これ以外の重合過程として、例えば、二重結合へのチオール基の付加反応のような光付加反応系も使用できる。この反応系は、酸素の影響が少なく、空気存在下でも硬化しやすいという利点がある。これらの重合過程が異なる複数の樹脂を用いることで、共重合を防ぐことが可能であり、また、自己形成光導波路の形成後に、その周囲のクラッドも容易に形成することができる。
【０１９０】
次に、本発明の第２１の実施形態について説明する。図３５は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図であり、図３６は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。図３５に示すように、本実施形態は、前述の第２０の実施形態と比較して、面平行光源２１０及び光遮蔽板２１１（図３３参照）を使用せずに、基幹ファイバ５及び６の端部に夫々光源２１６を接続する点が異なっている。光源２１６は、例えば、波長が４８８ｎｍの青色レーザを出射するＬＥＤである。
【０１９１】
これにより、本実施形態においては、自己形成光導波路を作製するための光の進行方向が、前述の第２０の実施形態と比較して逆になる。即ち、前述の第２０の実施形態においては、面平行光源２１０から出射した青色光は、光ファイバ２→光方向制御器４→基幹ファイバ５又は６の経路で進行するが、本実施形態においては、光源２１６から出射した青色光は、基幹ファイバ５又は６→光方向制御器４→光ファイバ２の経路で進行する。この結果、図３６に示すように、基幹ファイバ５と光ファイバ２との間に形成される光導波路は、基幹ファイバ５側が細く、光ファイバ２に近づくにつれて太くなる。そして、青色光により自己形成光導波路２１７を形成した後、光硬化性樹脂混合液２０９全体に紫外線を照射して未硬化部分を硬化させる。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９２】
本実施形態によれば、前述の第２０の実施形態とは異なり、面状光源として用いるときと同じ方向に光を伝播させることにより自己形成光導波路を形成しているため、面平行光源２１０及び光遮蔽板２１１（図３３参照）を用意する必要がない。従って、本実施形態においては、光硬化樹脂用の光源２１６及び光硬化性樹脂混合液２０９全体を硬化させるための紫外光源以外に専用の装置を用意する必要がない。このため、光源装置の製造コストをより一層低減することができる。
【０１９３】
なお、本実施形態においては、光ファイバ２と基幹ファイバ７（図１参照）との間にも光硬化性樹脂混合液２０９を充填し、基幹ファイバ７の端部にも光源２１６を接続することにより、光ファイバ２と基幹ファイバ７との間にも自己形成光導波路を形成してもよい。これにより、基幹ファイバ５乃至７が全て自己形成光導波路によりファイバ列３に接続されるため、光源装置１の光の利用効率をより一層高めることができると共に、光源装置１の製造をより一層容易にし、その製造コストを低減することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９４】
次に、本発明の第２２の実施形態について説明する。図３７は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図であり、図３８は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。図３７に示すように、本実施形態は、前述の第２０の実施形態と第２１の実施形態とを組み合わせた実施形態である。即ち、本実施形態においては、図３７に示すように、面平行光源２１０から青色光を出射させて、この青色光を光ファイバ２→光方向制御器４→基幹ファイバ５又は６の経路で伝播させると共に、基幹ファイバ５及び６に光源２１６を接続して、この光源２１６から出射した青色光を、基幹ファイバ５又は６→光方向制御器４→光ファイバ２の経路で伝播させる。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９５】
上述の如く、本実施形態においては、光ファイバ２、光方向制御器４、基幹ファイバ５又は６からなる光経路の両側から青色光を入射する。これにより、図３８に示すように、光硬化性樹脂混合液２０９中に形成される自己形成光導波路２１８においては、その両端部、即ち、光ファイバ２及び基幹ファイバ５又は６に接する部分の直径は、夫々光ファイバ２の直径及び基幹ファイバ５又は６の直径と略等しくなり、その中央部に向かうにつれて、その直径は連続的に大きくなる。この結果、自己形成光導波路２１８により、光ファイバ２と基幹ファイバ５及び６との間の全領域を、滑らかに接続することが可能である。これにより、自己形成光導波路２１８及びその両端の接続部分における光の損失が小さくなり、光の利用効率がより一層向上する。
【０１９６】
前述の第２１の実施形態においては、図３６に示すように、自己形成光導波路２１７と光ファイバ２との接続部分において、自己形成光導波路２１７の直径が光ファイバ２の直径よりも大きくなるため、若干の光の損失が生じる。これに対して、本実施形態によれば、この接続部分における光の損失が殆ど生じない。但し、本実施形態においては、光源２１６の他に、面平行光源２１０及び光遮蔽板２１１を容易する必要があるため、前述の第２１の実施形態と比較して、製造コストが高くなる。このため、光源装置を製造する方法として前述の第２１の実施形態を採用するか本実施形態を採用するかは、光源装置に要求される性能及びコストを勘案して決定すればよい。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２０の実施形態と同様である。
【０１９７】
次に、本発明の第２３の実施形態について説明する。前述の如く、光硬化性樹脂混合液中に酸素が存在すると、光ラジカル重合系の樹脂Ａの硬化が阻害される。本実施形態においては、この特性を利用して、次のような製造方法を実施する。先ず、本実施形態において実施する自己形成光導波路の作製方法、即ち、酸素による樹脂の硬化阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法の原理を説明する。図３９（ａ）乃至（ｃ）は、酸素による樹脂の硬化阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法の原理をその工程順に示す断面図である。
【０１９８】
先ず、図３９（ａ）に示すように、光ファイバ２０２の表面に所定量の酸素を吸着させた後、光ファイバ２０２の周囲の雰囲気を乾燥窒素とし、光ファイバ２０２の周囲に、未硬化の光硬化樹脂２０１を配置する。光硬化樹脂２０１としては、前述の光硬化性樹脂混合液２０９と同様に、２液混合型の樹脂液を使用する。そして、光ファイバ２０２の一端部２０２ａからビーム２０３を出射させる。
【０１９９】
これにより、図３９（ｂ）に示すように、光硬化樹脂２０１におけるビーム２０３の光軸近傍の部分が硬化し始めるが、このとき、光ファイバ２０２に吸着していた酸素が、光ファイバ２０２の近傍において、光硬化樹脂２０１の硬化を阻害する。この結果、光硬化樹脂２０１におけるビーム２０３に照射される部分であって光ファイバ２０２に接する部分に、酸素阻害による未硬化部分２２０が発生し、径の細りが発生する。即ち、テーパー部２０４の形状が、光ファイバ２０２に接する部分がくびれた形状となる。
【０２００】
そして、図３９（ｃ）に示すように、この酸素阻害による未硬化部分２２０は、光硬化樹脂２０１の硬化が進みテーパー部２０４の先に直線部２０５が形成された後も残留する。これにより、光ファイバ２０２に接する部分の直径が、光ファイバ２０２のコアの直径よりも細い自己形成光導波路２０８が作製される。
【０２０１】
次に、上述の酸素阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法を、本実施形態に適用する場合について説明する。図４０（ａ）は前述の第２２の実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図である。先ず、図３７に示すように、ファイバ列３、光方向制御器４、基幹ファイバ５及び６を所定の位置に配置する。そして、ファイバ列３、光方向制御器４、基幹ファイバ５及び６の表面に所定量の酸素を吸着させた後、周囲の雰囲気を乾燥窒素とする。その後、各構成要素間に光硬化性樹脂混合液２０９を充填する。
【０２０２】
次に、面平行光源２１０に青色光を出射させ、この青色光を、切込１３を介して光ファイバ２内に導入すると共に、光源２１６に青色光を出射させ、この青色光を基幹ファイバ５及び６内に導入する。これにより、前述の第２２の実施形態と同様に、光硬化性樹脂混合液２０９内に、光ファイバ２と基幹ファイバ５とを相互に光接続する自己形成光導波路２２１（図４０（ｂ）参照）及び光ファイバ２と基幹ファイバ５とを相互に光接続する自己形成光導波路を形成する。その後、光硬化性樹脂混合液２０９全体に紫外線を照射することにより、光硬化性樹脂混合液２０９の未硬化部分を硬化させる。
【０２０３】
次に、本実施形態の動作について、前述の第２２の実施形態と比較して説明する。図４０（ａ）に示すように、前述の第２２の実施形態においては、光ファイバ２と基幹ファイバ５との間に形成される自己形成光導波路２１９の直径は、光ファイバ２と接する部分では光ファイバ２のコア１１の直径と略等しく、この光ファイバ２と接する部分から光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。一方、基幹ファイバ５に接する部分では切込１７の幅と略等しく、この基幹ファイバ５に接する部分から光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。
【０２０４】
これに対して、図４０（ｂ）に示すように、本第２３の実施形態においては、光ファイバ２と基幹ファイバ５との間に形成される自己形成光導波路２２１の両端部に、酸素阻害による未硬化部分２２２が形成される。このため、自己形成光導波路２２１の直径は、光ファイバ２と接する部分では光ファイバ２のコア１１の直径よりも小さく、光ファイバ２から離れると急激に大きくなり、光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。一方、基幹ファイバ５に接する部分では切込１７の幅よりも小さく、切込１７から離れると急激に大きくなり、光方向制御器４に向かうにつれて連続的に大きくなる。
【０２０５】
次に、本実施形態の効果について説明する。前述の第２２の実施形態において、自己形成光導波路２１８の光ファイバ２に接する側の端部の直径及び光軸が、光ファイバ２のコア１１の直径及び光軸と一致していれば問題はない。しかしながら実際には、自己形成光導波路２１８は、その両側から青色光を入射させることによって形成されるため、基幹ファイバの切込１７から出射された青色光により、自己形成光導波路２１８の端部の直径は光ファイバ２のコア１１の直径よりも若干大きくなり、その光軸は光ファイバ２のコア１１の光軸に対して若干ずれることがある。この場合、自己形成光導波路２１８を導波してきた光の一部が、光ファイバ２のコア１１に入射できなくなり、光の利用効率が低下する。この問題を解決するためには、基幹ファイバ５及び６の光軸と光ファイバ２のコア１１の光軸との間にずれが生じないように十分な位置調整を行えばよいが、そのような位置調整は極めて困難であり、大幅なコストアップを招いてしまう。
【０２０６】
これに対して、本実施形態によれば、自己形成光導波路２１１における光ファイバ２に接する側の端部の直径は、光ファイバ２のコア１１の直径よりも小さいため、この端部の直径が多少大きくなったり、この端部の光軸が多少ずれたりしても、この端部が光ファイバ２のコア１１から外れることがない。このため、光の利用効率が低下することがない。また、基幹ファイバと光ファイバとの間の位置合わせに高い精度が要求されないため、光源装置の製造コストを大きく低減することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２２の実施形態と同様である。
【０２０７】
次に、本発明の第２４の実施形態について説明する。図４１（ａ）は本実施形態における光方向制御器のミラー部分を示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。図４１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態においては、光方向制御器４のミラー１４及び１５（図３参照）として、凹面のミラー２２５を使用する。これにより、基幹ファイバ５及び６の切込１７から出射した光が、ミラー２２５によって集光されるため、この光を光ファイバ２のコアに効率的に導入することができる。また、光ファイバ２から出射した光も、ミラー２２５によって集光されるため、基幹ファイバ５又は６に効率的に導入することができる。これにより、酸素阻害を利用しなくても、両端部が細い自己形成光導波路を形成でき、光の利用効率が向上する。
【０２０８】
凹面のミラー２２５は、前述の第２０の実施形態と同様に、射出成形法によって作製できる。また、例えば、比較的やわらかい素材を外部から圧迫することで凹面を形成することも可能である。この手法としては、例えば、シリコン基板を４５度に切削し、その切削面を圧迫する方法がある。
【０２０９】
なお、前述の第２０乃至２４の実施形態において、光硬化性樹脂混合液に混入する樹脂に、光硬化性だけでなく嫌気硬化性を付与してもよい。例えば、紫外光及び嫌気状態で硬化するＵＶ嫌気接着剤と呼ばれる材料と同様の材料が使用できる。但し、この材料にも、硬化後の屈折率が所望の値になることと、硬化後のコア部分が使用する波長領域で十分に透明であることが要求される。嫌気硬化性を付与することにより、光源装置内の各構成要素の構成が極めて複雑であるため、硬化用の光が十分に行き渡らないような条件下でも、光が当たらない部分は通常、各構成要素又は樹脂材料自体によって酸素が遮断されているため嫌気状態となり、嫌気硬化性によって硬化する。この嫌気硬化の硬化速度を紫外線硬化の硬化速度よりも遅くしておくことで、自己形成光導波路を作製する段階では嫌気硬化による効果がほとんど生じず、クラッド部分を光硬化する段階以降に十分に硬化するようにできる。例えば、嫌気硬化性の速度を３０分間以上としても、光源装置の製造におけるスループットとしては問題ない。このように、嫌気硬化性を付与した樹脂に対しては、対象となる部分の酸素が遮断されている条件であれば、他の要素、例えば熱及び光を、硬化時に必要としない。そのため、窒素雰囲気中に放置するだけでよい。また、特に、嫌気硬化したい領域が樹脂材料自身によって外気から遮断されている場合は、窒素雰囲気中に入れる必要も無く、特別な設備的な工夫なしに反応が進むという利点がある。
【０２１０】
次に、本発明に係る表示装置の製造方法の実施形態、即ち、本発明の第２５の実施形態について説明する。本実施形態は、前述の第１８の実施形態に係る表示装置の製造方法である。先ず、前述の第２０乃至２４のいずれかの実施形態により、前述の第１の実施形態に係る光源装置１を作製する。そして、光源装置１の上面に光硬化性樹脂混合液２０９を塗布し、その上に液晶パネル１０２を重ねる。液晶パネル１０２においては、複数の画素１１０がマトリクス状に配列されており、各画素１１０には透明領域が設けられている。
【０２１１】
この状態で、液晶パネル１０２の上方から、例えば青色光を照射する。これにより、この青色光が液晶パネル１０２の各画素１１０の透過領域を通過して、光硬化性樹脂混合液２０９における透過領域の直下に位置する部分に照射される。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９内に、側面が膨らんだ四角錐台形状の自己形成光導波路１１２が形成される。その後、例えば加熱することにより、光硬化性樹脂混合液２０９全体を硬化させる。この結果、光硬化性樹脂混合液２０９における自己形成光導波路１１２以外の未硬化部分が硬化して、透明樹脂層１１１となる。このとき、透明樹脂層１１１の屈折率は、自己形成光導波路１１２の屈折率よりも低くなる。
【０２１２】
このように、本実施形態においては、光源装置１と液晶パネル１０２との間に、液晶パネル１０２の各画素１１０の透過領域に対応するように、複数の自己形成光導波路１１２を形成することにより、光源装置１から出射した光が液晶パネル１０２の透過領域以外の領域へ漏洩することを防止できる。これにより、光源装置１から液晶パネル１０２に効率良く光が伝達される液晶表示装置１０１を製造することができる。
【０２１３】
なお、本実施形態において、液晶パネル１０２の上方から光を照射するときに、光源８乃至１０を点灯してもよい。これにより、光硬化性樹脂混合液２０９からなる層に、上方、即ち液晶パネル１０２側から光が照射されると共に、下方、即ち光源装置１側からも光が照射され、上下両方向から自己形成光導波路が形成される。この結果、光源装置１の切込１３（図１参照）と液晶パネル１０２の透過領域との間の目合わせが不十分な場合においても、漏光を抑制することができる。
【０２１４】
次に、本発明の第２６の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る表示装置及びその製造方法のより具体的な実施形態である。図４２（ａ）乃至（ｄ）及び図４３（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係る液晶表示装置の液晶パネルの作製方法をその工程順に示す断面図である。
【０２１５】
以下、液晶パネル１０２の作製方法について説明する。先ず、ＴＦＴアレイ基板の作製方法について説明する。図４２（ａ）に示すように、ガラス基板３０１上に、酸化シリコン膜３０２を成膜し、その上にアモルファスシリコン膜３０３を成長させる。次に、このアモルファスシリコン膜３０３にエキシマレーザを照射してアニールし、ポリシリコン膜３０４（図４２（ｂ）参照）とする。次に、図４２（ｂ）に示すように、このポリシリコン膜３０４上に膜厚が１０ｎｍの酸化シリコン膜３０５を成長させる。そして、酸化シリコン膜３０５及びポリシリコン膜３０４をパターニングして選択的に除去する。
【０２１６】
次に、図４２（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３０６を塗布した後、パターニングし、ポリシリコン膜３０４のうち、ｎ型領域となる予定の領域を露出させる。そして、このパターニングされたフォトレジスト膜３０６をマスクとして、リン（Ｐ）イオンをポリシリコン膜３０４に選択的にドーピングする。これにより、ポリシリコン膜３０４中に、ｎチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域３０４ｎが形成される。その後、フォトレジスト膜３０６を除去する。
【０２１７】
次に、図４２（ｄ）に示すように、膜厚が９０ｎｍの酸化シリコン膜を成長させて、酸化シリコン膜３０５と共にゲート絶縁膜３０７を形成する。そして、このゲート絶縁膜３０７にコンタクトホールを形成する。次に、ゲート絶縁膜３０７上にアモルファスシリコン膜３０８及びタングステンシリサイド（ＷＳｉ）膜３０９をこの順に成膜する。その後、タングステンシリサイド膜３０９及びアモルファスシリコン膜３０８をパターニングしてゲート電極３１０を形成する。このとき、ガラス基板３０１の表面に垂直な方向から見て、ゲート電極３１０の外縁は、図４２（ｃ）に示す工程においてフォトレジスト膜３０６により覆われた領域の外縁の内側になるようにして、ゲート電極３１０形成後、ゲート電極３１０をマスクとして再度リンイオンを注入してもよい。これにより、ソース・ドレイン領域３０４ｎとその間に位置するチャネル領域との間に、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain：低不純物濃度ドレイン）領域を形成することができる。
【０２１８】
次に、図４３（ａ）に示すように、フォトレジスト膜３１１を塗布した後、パターニングし、ポリシリコン膜３０４のうち、ｐ型領域となる予定の領域を露出させる。そして、このパターニングされたフォトレジスト膜３１１をマスクとして、ボロン（Ｂ）イオンをポリシリコン膜３０４に選択的にドーピングする。これにより、ポリシリコン膜３０４中に、ｐチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域３０４ｐを形成する。その後、フォトレジスト膜３１１を除去する。
【０２１９】
次に、図４３（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜を連続的に成長させて、層間絶縁膜３１２を形成する。そして、この層間絶縁膜３１２に、ゲート絶縁膜３０７に形成したコンタクトホールと連通するように、コンタクト用の穴３１３を形成する。次に、図４３（ｃ）に示すように、アルミニウム膜及びチタン膜をスパッタリング法により成膜して導電膜３１４を形成する。そして、この導電膜３１４をパターニングする。これにより、ソース電極、ドレイン電極、このドレイン電極に接続されるデータ配線、ゲート電極等を形成する。
【０２２０】
次に、図４３（ｄ）に示すように、窒化シリコン膜を成膜して、平坦化膜３１５を形成する。そして、この平坦化膜３１５に、画素スイッチ用ＴＦＴのソース電極に到達するようにコンタクト用の穴３１６を形成する。次に、平坦化膜３１５上にＩＴＯ（indium tin oxide）膜を成膜し、パターニングして、画素電極３１７を形成する。画素電極３１７は、穴３１６を介して画素スイッチ用ＴＦＴのソース電極に接続された透明電極である。そして、全面に配向膜（図示せず）を印刷してラビング処理を施す。
【０２２１】
これにより、プレーナ構造のＴＦＴ、即ち、走査回路のｎチャネルトランジスタ３２１、走査回路のｐチャネルトランジスタ３２２、画素スイッチ用ｎチャネルトランジスタ３２３及び保持容量３２４を備えたＴＦＴアレイ基板３２５が作製される。このＴＦＴアレイ基板３２５には、走査電極駆動回路、信号電極駆動回路、並びに同期回路の一部と共通電極電位制御回路の一部（いずれも図示せず）が形成されている。
【０２２２】
なお、本実施形態においては、図４２（ａ）に示す工程において、アモルファスシリコン膜３０３にエキシマレーザを照射してアニールしてポリシリコン膜３０４としたが、ポリシリコン膜を成長させた後、レーザ照射によりポリシリコンの粒径を改善してもよい。また、レーザとしては、エキシマレーザ以外にも連続発振（ＣＷ）レーザを用いてもよい。更に、レーザ照射でなく、触媒を用いた高速アニールによりアモルファスシリコン膜をポリシリコン化することも可能である。更にまた、誘導加熱等の熱処理によってもポリシリコン化が可能である。更にまた、アモルファスシリコン膜をポリシリコン化する工程を省くことで、アモルファスシリコンＴＦＴアレイを形成することができる。更にまた、本実施形態においては、ゲート電極をタングステンシリサイドにより形成したが、他の導電材料、例えば、クロニウム等により形成してもよい。
【０２２３】
次に、対向基板（図示せず）の作製方法について説明する。先ず、ガラス基板上の全面にＩＴＯ膜を成膜してパターニングして、対向電極を形成する。次に、クロム層を成膜してパターニングして、遮光膜を形成する。なお、遮光膜は、対向電極よりも前に形成してもよい。次に、高さが例えば３．５μｍの柱を形成する。この柱は、セルギャップを保つためのスペーサとして機能すると共に、液晶パネルの耐衝撃性を担保するものである。なお、柱の高さは液晶パネルの設計により適宜選択することができる。次に、全面に配向膜を印刷し、ラビング処理を施す。このとき、ラビング方向は、後の工程において対向基板をＴＦＴアレイ基板に張り合わせたときに、ＴＦＴアレイ基板の配向膜のラビング方向と直交するような方向とする。これにより、対向基板が作製される。
【０２２４】
その後、対向基板の画素領域の外部に紫外線硬化性のシール材を塗布する。そして、前述のＴＦＴアレイ基板３２５と対向基板とを、両基板の配向膜が相互に対向し、そのラビング方向が相互に直交するように、シール材を介して張り合わせる。そして、シール材に紫外線を照射して硬化させることにより、ＴＦＴアレイ基板と対向基板とを相互に接着する。次に、両基板間にネマチック液晶を注入して液晶層を形成する。この液晶層は、その配向方向が両基板間で９０°ねじれたＴＮモードとなる。これにより、液晶パネル１０２を作製することができる。
【０２２５】
なお、本実施形態においては、遮光膜をクロムにより形成したが、本発明はこれに限定されず、遮光膜の材料としては、クロム以外であっても光を遮蔽できる材料であれば使用できることは言うまでもなく、例えば、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）、アルミニウム、銀合金等が使用できる。また、本実施形態においては、遮光膜を対向基板側に設けたが、ＴＦＴアレイ基板側に設けてもよい。ＴＦＴアレイ基板上に遮光用のクロムのパターニング層を形成する場合、３種類の構造がある。第１の構造は、ガラス基板上に遮光用のクロムのパターニング層を形成したものである。遮光用のパターニング層を形成した後は、上述の工程と同様に製造することができる。第２の構造は、上述の構造と同様にＴＦＴアレイ基板を製造後、最後に遮光用のクロムのパターニング層を設けたものである。第３の構造は、上述の構造を作製する途中で、遮光用のクロムのパターニング層を設けたものである。遮光用のクロムによるパターニング層をＴＦＴアレイ基板側に形成した場合は、対向基板に遮光用のクロムによるパターニング層を形成しなくてもよい。この場合、対向基板は、ＩＴＯ膜を全面に形成後、パターニングすることにより作製できる。
【０２２６】
このようにして作製した液晶パネル１０２に、バックライトとして例えば前述の第１の実施形態に係る光源装置を取り付ける。この光源装置は、例えば前述の第２０の実施形態において説明したように、ＬＥＤによる光源、光方向制御器、複数本の光ファイバからなるファイバ列によって構成する。光ファイバシートとしては、例えば、ＪＩＳ Ｃ ６８３９規格により規定されるテープ形光ファイバコードを用いる。このコードに、切削で長さ方向の密度を変えながら切込を入れて、ファイバ列を作製する。
【０２２７】
次に、光方向制御器の作製方法について説明する。先ず、射出成形によって土台を作製する。以下、この光方向制御器の土台を射出成形する場合の具体的な方法を説明する。図４４は、本実施形態における光方向制御器の土台を成形する射出成形機を示す断面図である。
【０２２８】
図４４に示すように、この射出成形機３３１においては、先端に円錐形のノズル３３２が設けられた円筒形のシリンダー３３３が設けられており、シリンダー３３３の周囲には、シリンダー３３３を加熱するヒーター３３４が設けられている。また、シリンダー３３３の上部には、シリンダー３３３内に射出材料３４０を供給する漏斗状のホッパー３３５が取り付けられている。そして、シリンダー３３３内には、ノズル３３２の反対側の端部からスクリュー３３６が挿入されるようになっている。スクリュー３３６の後端部には、このスクリュー３３６を回転させる油圧モーター３３７が連結されており、油圧モーター３３７の後方には、スクリュー３３６を油圧モーター３３７ごとノズル３３２に向けて押圧する油圧シリンダー３３８が設けられている。そして、シリンダー３３３のノズル３３２には金型３３９が連結されており、ノズル３３２から射出された射出材料３４０が金型３３９内に注入されるようになっている。
【０２２９】
本実施形態においては、射出材料３４０として、塗装可能なプラスチックを使用する。例えば、デュポン社製のアセタール樹脂であるＤｅｒｌｉｎ １００Ｐ ＮＣ０１０（商品名）を用いる。樹脂材の溶融温度は２１５℃とする。
【０２３０】
シリンダー３３３内の温度は、例えば、後方部を２３０℃、中央部を２２５乃至２２０℃、前方部、即ちノズル３３２側の部分を２１５℃とし、ノズル３３２の温度は１９０℃とする。また、金型３３９の温度は９０℃に維持する。そして、射出成形時には、シリンダー３３３内において射出材料を溶融状態に保ち、フィラーの摩擦を抑えるために、スクリュー３３６を１秒間当たり１０センチメートル以下の速度で前方向に動かしつつ、１分間当たり１５０回転以下の回転速度で回転させる。また、シリンダー３３３内の圧力は１００ＭＰａに保持する。このようにして、射出材料３４０を、シリンダー３３３のノズル３３２から金型３３９内に射出する。
【０２３１】
次に、金型３３９から成型品を取り出して、この成型品を、温度が８０℃、湿度が０．１％以下である環境に３時間放置して乾燥させる。これにより、光方向制御器の土台が作製される。なお、射出材料はプラスチックに限定されることなく、種々の材料が使用可能である。また、成形条件は使用する材料に依存すると共に成形形状にも依存する。即ち、光方向制御器の土台全体を一体的に成型するか、例えばミラー毎に成形する等、複数個の部品に分割して成型するかによって大きく異なる。金型の設計の都合、成型の精度等に応じて、一括成形にするか、分割成形にするか、また、分割成形にする場合は分割数をいくつにするかを自由に選ぶことができる。
【０２３２】
次に、射出成形された光方向制御器の土台の表面に、反射率が高い塗装材料を吹き付け塗装してミラーを形成し、光方向制御器を作製する。なお、ミラーの形成方法は、吹き付け塗装に限定されず、例えば、蒸着等の手法によって、より反射率が高い金属材料等の被膜を形成してもよい。
【０２３３】
また、本実施形態においては、基幹ファイバに接続する光源として反射型ＬＥＤを使用する。反射型ＬＥＤとしては、例えば、田淵電機株式会社製のＴＯＬＡＴＲ００１Ａ（赤色）、ＴＯＬＡＴＧ００１Ａ（緑色）、ＴＯＬＡＴＢ００１Ａ（青色）を用いる（各々、商品名）。この反射型ＬＥＤは、縦が６ｍｍ、横が６ｍｍ、高さが３ｍｍ程度の箱型のパッケージに入れられており、極めてコンパクトであると共に、箱型であるため設置及び取り扱いが容易である。また、光出射面と反対側の面、又は側面に電極を接続することができるため、基板等に実装する場合においても柔軟性が高く、高密度に実装できる。前述の如く、反射型ＬＥＤは、発光した光の略全てを所望の方向に出射することができるため、光利用効率が高い。特に、前記製品は、箱型パッケージであるため、従来の砲弾型ＬＥＤにみられるような実装上の問題、即ち、高温のリフロー炉を通したときに、エポキシ樹脂と金属リードの間に剥離が生じ、水分侵入による劣化が発生する等の問題が発生しない。
【０２３４】
反射型ＬＥＤと基幹ファイバとの間の接続は、自己形成光導波路によって行う。図４５は、本実施形態に係る光源装置の光源近傍を示す図である。図４５に示すように、１本の基幹ファイバ５の端部側に、レンズ３５１を設け、レンズ３５１から見て基幹ファイバ５の反対側に、３色の反射型ＬＥＤ３５２を配置する。これにより、３色の反射型ＬＥＤ３５２から出射した光が、レンズ３５１によって集光され、基幹ファイバ５のコアに入射するようにする。そして、基幹ファイバ５、レンズ３５１、３個の反射型ＬＥＤ３５２の相互間に光硬化性樹脂混合液（図示せず）を満たし、中央に位置する反射型ＬＥＤ３５２及び基幹ファイバ５から出射される光により、自己形成光導波路（図示せず）を作製する。なお、中央に位置する反射型ＬＥＤ以外の反射型ＬＥＤにより自己形成光導波路を作製してもよいが、この場合は、レンズ３５１を基幹ファイバ５の中心軸に対して偏心させることにより、より効率的に光をコアに入射させることが可能になる。
【０２３５】
本実施形態における上記以外の表示装置の製造方法は、前述の第２５の実施形態と同様であり、特に、光源装置の製造方法は、上述の第２０の実施形態と同様である。また、本実施形態における上記以外の表示装置の構成及び動作は前述の第１８の実施形態と同様であり、特に、光源装置の構成及び動作は前述の第１の実施形態と同様である。このような構成により、良好なカラーフィールドシーケンシャル表示装置を得ることができる。
【０２３６】
なお、複数の色が１パッケージに入っているＬＥＤチップ、例えば、３ｉｎ１と呼ばれる３色のＬＥＤが１パッケージに入っているチップを用いると、レンズ等の集光素子を介在させることなく、このチップを自己形成光導波路により光ファイバに接続することができる。本実施形態においては、光源から光ファイバまでの光路における光の損失が少ないため、表示部のサイズがあまり大きくない場合には、光利用効率があまり高くない３ｉｎ１チップを用いても、良好なカラーフィールドシーケンシャル表示装置を得ることができる。
【０２３７】
次に、第２６の実施形態の変形例について説明する。図４６は、本変形例に係る光源装置の光源近傍を示す図である。前述の第２６の実施形態においては、図４５に示すように、１本の基幹ファイバに３個の反射型ＬＥＤを接続した。しかしながら、液晶パネルのサイズが大きい等の理由により、液晶表示装置に画像を表示させる際により大きな光量が必要な場合には、１本の基幹ファイバにより４個以上の反射型ＬＥＤを接続する必要がある。
【０２３８】
そこで、本変形例においては、図４６に示すように、１つの基幹ファイバ（図示せず）に１つのレンズ３５１を接続し、このレンズ３５１に９個の反射型ＬＥＤを接続する。９個の反射型ＬＥＤのうち３個は青色ＬＥＤ３５３Ｂであり、他の３個は緑色ＬＥＤ３５３Ｇであり、残りの３個は赤色ＬＥＤ３５３Ｒである。そして、１個の青色ＬＥＤ３５３Ｂをレンズ３５１の光軸上に配置し、他の８個の反射型ＬＥＤをレンズ３５１の光軸に関して８回対称となる位置に配置する。即ち、レンズ３５１の光軸上に配置した青色ＬＥＤ３５３Ｂの両側に、他の２個の青色ＬＥＤ３５３Ｂを配置する。また、３個の緑色ＬＥＤ３５３Ｇを、各緑色ＬＥＤ３５３Ｇからレンズ３５１の光軸に下ろした垂線が、互いに９０°、１３５°、１３５°の角度で交差するように配置する。３個の赤色ＬＥＤ３５３Ｒについても同様である。そして、９個の反射型ＬＥＤから出射した光がいずれもレンズ３５１により集光されて基幹ファイバに入射するようにする。
【０２３９】
これにより、各色のＬＥＤから出射した光は、各色が選択されて点灯される時に、いくつかの角度からの入射が同時に行われる。このため、基幹ファイバの中心軸に対して傾斜した方向から光が基幹ファイバに入射されることによる影響が、基幹ファイバ及び光ファイバを伝播していく過程で平均化され、光ファイバの切込から出射する漏光がアンバランスになることを抑制できる。一方、基幹ファイバと反射型ＬＥＤとの間に自己形成光導波路を作製する際には、レンズ３５１の光軸上に配置された青色ＬＥＤ３５３Ｂを点灯させる。このように、複数個のＬＥＤを配置する方法は無数にあり、設計に応じて、構造を決定すればよい。
【０２４０】
次に、本発明の第２７の実施形態について説明する。図４７は、本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図４８は、その側面図である。図４７及び図４８に示すように、本実施形態に係る光源装置１６１においては、ファイバ列３の一端部に屈曲部１６２が設けられており、この屈曲部１６２においては、ファイバ列３を構成する光ファイバ２が屈曲されている。そして、光ファイバ２の屈曲部１６２側の端部が、３本の基幹ファイバ５乃至７のいずれかの基幹ファイバの切込１７に、自己形成光導波路を介して光学的に続されている。即ち、ファイバ列３を構成する光ファイバ２のうち、第１の光ファイバ２の一端部は下方に屈曲されて、基幹ファイバ５の切込１７に接続されている。また、この第１の光ファイバ２の隣に位置する第２の光ファイバ２の一端部は上方に屈曲されて、基幹ファイバ６の切込１７に接続されている。更に、この第２の光ファイバ２の更に隣に位置する第３の光ファイバ２の一端部は屈曲されずに、基幹ファイバ７の切込１７に接続されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２４１】
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。図４９（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の動作を示す斜視図である。なお、図を簡略化するために、図４９（ａ）においては、基幹ファイバ５及び６並びに光源８乃至１０は図示を省略されている。また、図４９（ｂ）においては、基幹ファイバ５乃至７及び光源８乃至１０は図示を省略されている。本実施形態に係る光源装置１６１は、光源及び光ファイバのみによって構成されているため、光源装置１６１自体を丸めることができる。例えば、図４９（ａ）に示すように、光源装置１６１を、ファイバ列３の光ファイバが延びる方向に丸めることができる。この場合、基幹ファイバは丸められたファイバ列３に巻き込まれる。なお、光ファイバ２において、コア１１と比較してクラッド１２をより軟らかくすれば、ファイバ列３をより容易に曲げることができる。また、図４９（ｂ）に示すように、光源装置１６１を、基幹ファイバが延びる方向に丸めることもできる。これにより、未使用時には、光源装置を巻物のように丸めて保管することができ、保管スペースを低減することができる。また、フレキシブル性を持つ表示パネルと組み合わせれば、フレキシブルな表示装置を構成することもできる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２４２】
次に、本発明の第２８の実施形態について説明する。図５０は、本実施形態に係る光源装置を示す斜視図であり、図５１は、その側面図である。図５０及び図５１に示すように、本実施形態に係る光源装置１６４においては、前述の第２７の実施形態に係る光源装置１６１と比較して、ファイバ列３の屈曲部１６２側の端部には基幹ファイバ５及び６のみが接続されており、基幹ファイバ７はファイバ列３の他方の端部に接続されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２７の実施形態と同様である。
【０２４３】
本実施形態においては、基幹ファイバをファイバ列３の両端部に分けて配置することにより、光源装置全体の厚さを低減することができる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第２７の実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【０２４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光ファイバを示す斜視図である。
【図３】図１に示す光方向制御器を示す斜視図である。
【図４】図１に示す基幹ファイバを示す断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図２に示す光ファイバにおける切込位置の決定方法を示す斜視図であり、（ａ）は光ファイバ全体を示し、（ｂ）は微小部分を示す。
【図６】光方向制御器及びその周辺の光ファイバの動作を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における光方向制御器を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明の第３の実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。
【図９】（ａ）は本発明の第４の実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図であり、（ｃ）はその正面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第５の実施形態における光方向制御器を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態における光方向制御器を示す模式的側面図である。
【図１３】本実施形態における光方向制御器を示す正面図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１６】本発明の第１０の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１１の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１８】本発明の第１２の実施形態における光ファイバを示す斜視図である。
【図１９】（ａ）は本発明の第１４の実施形態における光ファイバを示す斜視図であり、（ｂ）はファイバ列を示す斜視図である。
【図２０】本発明の第１５の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図２１】（ａ）は本発明の第１７の実施形態における反射型ＬＥＤを示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図２２】横軸に光軸からの傾斜角度をとり、縦軸に相対輝度をとって、反射型ＬＥＤの特性を示すグラフ図である。
【図２３】本発明の第１８の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。
【図２４】（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその一画素分の部分を示す斜視図である。
【図２５】本実施形態に係る表示装置が搭載された携帯電話を示す斜視図である。
【図２６】本発明の第１８の実施形態に係る液晶表示装置の動作を示す平面図である。
【図２７】（ａ）及び（ｂ）は、横軸に時間をとり、縦軸に画素行をとって、液晶表示装置における液晶パネル及び光源装置の動作を示すタイミング図であり、（ａ）は従来の液晶表示装置の動作を示し、（ｂ）は従来の液晶表示装置の動作を示す。
【図２８】本発明の第１９の実施形態に係る液晶表示装置を示す光学モデル図である。
【図２９】図２８に示す両面プリズムシートを示す断面図である。
【図３０】従来の液晶表示装置を示す断面図である。
【図３１】（ａ）乃至（ｅ）は、自己形成光導波路技術の原理を示す断面図である。
【図３２】自己形成光導波路技術により、ミラーを介在させた光路を形成する方法を示す断面図である。
【図３３】本発明の第２０の実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図である。
【図３４】本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図３５】本発明の第２１の実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図である。
【図３６】本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図３７】本発明の第２２の実施形態に係る光源装置の製造方法を示す斜視図である。
【図３８】本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図３９】（ａ）乃至（ｃ）は、酸素による樹脂の硬化阻害を利用した自己形成光導波路の作製方法の原理をその工程順に示す断面図である。
【図４０】（ａ）は前述の第２２の実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態において作製される自己形成光導波路を示す断面図である。
【図４１】（ａ）は本実施形態における光方向制御器のミラー部分を示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図４２】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第２６の実施形態に係る液晶表示装置の液晶パネルの作製方法をその工程順に示す断面図である。
【図４３】（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係る液晶表示装置の液晶パネルの作製方法をその工程順に示す断面図であり、図４２（ｄ）の次の工程を示す。
【図４４】本実施形態における光方向制御器の土台を成形する射出成形機を示す断面図である。
【図４５】本実施形態に係る光源装置の光源近傍を示す図である。
【図４６】第２６の実施形態の変形例に係る光源装置の光源近傍を示す図である。
【図４７】本発明の第２７の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図４８】本実施形態に係る光源装置を示す側面図である。
【図４９】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の動作を示す斜視図である。
【図５０】本発明の第２８の実施形態に係る光源装置を示す斜視図である。
【図５１】本実施形態に係る光源装置を示す側面図である。
【図５２】特許文献２に記載された液晶表示装置を示す斜視図である。
【図５３】特許文献３に記載されたバックライトを示す図である。
【符号の説明】
【０２４５】
１、３８、６３、１２２、１４２、１６１、１６４；光源装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、５５、５６、５７、５９、６０、６１；光ファイバ
３、６２；ファイバ列
４、２１、２５、３０、３６、３９、４０、１２４、１２５；光方向制御器
５、６、７、３５、４１〜５２、１２６〜１３１；基幹ファイバ
８、９、１０；光源
１１；コア
１２；クラッド
１３、１７；切込
１４、１５、１６、２２、２３、２４、２６、２７、２８、３１、３２、３３、３４、５３ａ〜５３ｌ；ミラー
２０；微小領域
５８；突起
６４；導光板
６５；導光体
６６；コア
７０；反射型ＬＥＤ
７１；筐体
７２；凹部
７３ａ、７３ｂ；リード
７４；発光素子
７５；金線
１００；光の進行方向
１０１、１２１、１４１；液晶表示装置
１０２、１４３；液晶パネル
１０３；コントローラＩＣ
１０４；ＤＡＣ
１０５；コントローラ
１０６；パルスジェネレータ
１０７；高速フレームメモリ
１１０；画素
１１１；透明樹脂層
１１２；自己形成光導波路
１１３；携帯電話
１２３；両面プリズムシート
１３２；プリズム列
１３３、１４４；レンチキュラーレンズ
１３４、１３５、１４５、１４６；透明基板
１３６、１４７；液晶層
１４８；画素
１４９；右眼用サブ画素
１５０；左眼用サブ画素
１６２；屈曲部
２０１；未硬化の光硬化樹脂
２０２；光ファイバ
２０２ａ；一端部
２０３；ビーム
２０４；テーパー部
２０５；直線部
２０６；硬化後樹脂
２０７、２２５；ミラー
２０８、２１３、２１４、２１７、２１８、２１９、２２１；自己形成光導波路
２０９；光硬化性樹脂混合液
２１０；面平行光源
２１１；光遮蔽板
２１２；ビーム
２１６；光源
２２０、２２２；未硬化部分
３０１；ガラス基板
３０２；酸化シリコン膜
３０３；アモルファスシリコン膜
３０４；ポリシリコン膜
３０４ｎ；ｎチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域
３０４ｐ；ｐチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域
３０５；酸化シリコン膜
３０６、３１１；フォトレジスト膜
３０７；ゲート絶縁膜
３０８；アモルファスシリコン膜
３０９；タングステンシリサイド膜
３１０；ゲート電極
３１２；層間絶縁膜
３１３、３１６；穴
３１４；導電膜
３１５；平坦化膜
３１７；画素電極
３２１；走査回路のｎチャネルトランジスタ
３２２；走査回路のｐチャネルトランジスタ
３２３；画素スイッチ用ｎチャネルトランジスタ
３２４；保持容量
３２５；ＴＦＴアレイ基板
３３１；射出成形機
３３２；ノズル
３３３；シリンダー
３３４；ヒーター
３３５；ホッパー
３３６；スクリュー
３３７；油圧モーター
３３８；油圧シリンダー
３３９；金型
３４０；射出材料
３５１；レンズ
３５２；反射型ＬＥＤ
３５３Ｂ；青色ＬＥＤ
３５３Ｇ；緑色ＬＥＤ
３５３Ｒ；赤色ＬＥＤ
５０１；液晶表示装置
５０２；液晶パネル
５０３；バックライト
５０４；光源
５０５；光ファイバ
５０６；束
５０７；発光面
５１１；バックライト
５１２；光ファイバ
５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃ；光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射された光をその長手方向に沿って配列された複数の光出射部から出射する基幹ファイバと、前記光出射部に対向する位置に配置された複数のミラーを備え前記光出射部から出射された光を前記ミラーに反射させて一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記光方向出射部から出射された光は前記光ファイバのうち少なくとも１本の光ファイバの一端に入力されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
第１及び第２の光源と、この第１及び第２の光源から入射した光を一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記第１の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、前記第２の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記光方向制御器は、土台と、この土台の表面の一部に形成され前記第１の光源から入射した光を前記第１の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第１のミラーと、前記土台の表面の他の一部に形成され前記第２の光源から入射した光を前記第２の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第２のミラーと、を有することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第１のミラーに向けて出射する第１の基幹ファイバと、前記第２の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第２のミラーに向けて出射する第２の基幹ファイバと、を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記ファイバ列において夫々複数本の前記第１及び第２の光ファイバが交互に配列されており、前記光方向制御器は前記配列方向に延び夫々複数枚の前記第１及び第２のミラーが前記配列方向に沿って交互に形成されたものであり、前記第１及び第２の基幹ファイバは前記配列方向に沿って延びており、前記第１及び第２の基幹ファイバには、その長手方向に沿って前記第１及び第２のミラーに対向する位置に夫々複数の光出射部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の基幹ファイバは、それらの間に前記光方向制御器を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の基幹ファイバは、前記光方向制御器から見て同じ側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバと前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路が形成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の光ファイバに形成された光出射部の配列間隔は、前記第１及び第２の光ファイバに入射される光の入射側ほど大きくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の光ファイバにおける前記光出射部が形成された部分に入射する光量のうち、前記光出射部から前記光ファイバの外部に漏出する光量の割合は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込の底部において前記コアが露出している面積は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込が前記コアに食い込む食込深さは、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であり、この突起部と前記コアとの境界面積は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２の光ファイバにはその他端からも光が入射するようになっており、前記第１及び第２の光ファイバに形成された光出射部の配列間隔は、その中央部で最小となりその両端部に近づくほど大きくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であることを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であることを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の光ファイバにはその他端からも光が入射するようになっており、前記第１及び第２の光ファイバにおける前記光出射部が形成された部分に入射する光量のうち、前記光出射部から前記光ファイバの外部に漏出する光量の割合は、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２０】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込の底部において前記コアが露出している面積は、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２１】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込が前記コアに食い込む食込深さは、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２２】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であり、この突起部と前記コアとの接触面積は、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２３】
前記切込の内部は前記光ファイバのクラッドよりも屈折率が高い材料により埋め込まれていることを特徴とする請求項１０、１３、１４、１７、２０及び２１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２４】
前記突起部は前記光ファイバのクラッドよりも屈折率が高い材料により形成されていることを特徴とする請求項１１、１５、１８及び２２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２５】
第３の光源を有し、前記第３の光源から出射した光が前記ファイバ列を構成する前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする請求項２乃至２４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２６】
第３及び第４の光源と、前記ファイバ列から見て前記光方向制御器の反対側に配置され前記第３及び第４の光源から入射した光を一方向に出射する他の光方向制御器と、を有し、前記第３の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射され、前記第４の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第４の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする請求項２乃至２４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２７】
前記光ファイバの一端に入射する光の強度をＩ０とし、この光ファイバをその長手方向に沿ってｎ個（ｎは２以上の整数）の微小領域に分割したときに、入射側からｋ番目（ｋは１乃至ｎの整数）の微小領域から次の微小領域に向けて出射する光の強度をＩｋとし、最も入射側に位置する微小領域おいてこの微小領域に入射する光量に対する光出射部から出射する光量の割合をβ１とするとき、下記数式が成立することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２８】
前記光ファイバの一端に入射する光の強度をＩ０とし、この光ファイバをその長手方向に沿ってｎ個（ｎは２以上の整数）の微小領域に分割したときに、入射側からｋ番目（ｋは１乃至ｎの整数）の微小領域から次の微小領域に向けて出射する光の強度をＩｋとし、最も入射側に位置する微小領域おいてこの微小領域に入射する光量に対する光出射部から出射する光量の割合をβ１とし、前記光ファイバの減衰係数をαとし、前記光出射部から所望の方向に出射する光の強度に対する所望の方向以外の方向に漏洩する光の強度の割合をγとするとき、下記数式が成立することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２９】
前記光ファイバは、その長手方向に直交する断面の形状が矩形であることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３０】
前記ファイバ列を構成する複数本の光ファイバのクラッドは一体化されていることを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３１】
前記ファイバ列はテープ形光ファイバ心線又はテープ形光ファイバシートであることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３２】
前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至３１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３３】
前記発光ダイオードが反射型発光ダイオードであることを特徴とする請求項３２に記載の光源装置。
【請求項３４】
請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の光源装置と、この光源装置から出射された光を透過させることにより画像を表示する透過型表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３５】
前記光源装置と前記透過型表示パネルの各画素の透過領域との間に自己形成光導波路が形成されていることを特徴とする請求項３４に記載の表示装置。
【請求項３６】
前記透過型表示パネルが液晶パネルであることを特徴とする請求項３４又は３５に記載の表示装置。
【請求項３７】
前記ファイバ列を構成する光ファイバは、前記液晶パネルの走査線と１対１で対応していることを特徴とする請求項３６に記載の表示装置。
【請求項３８】
その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された光ファイバを複数本配列してファイバ列を作製する工程と、土台の表面の一部に第１のミラーを形成し他の一部に第２のミラーを形成して光方向制御器を作製する工程と、その一端に第１の光源から出射した光が入射される第１の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第１のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、その一端に第２の光源から出射した光が入射される第２の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第２のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されるように、前記ファイバ列、前記光方向制御器並びに前記第１及び第２の基幹ファイバを配置する工程と、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路を形成する工程と、を有することを特徴とする光源装置の製造方法。
【請求項３９】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々光硬化性樹脂液を充填する工程と、前記第１及び第２の光源を点灯させることにより前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程と、を有することを特徴とする請求項３８に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４０】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々光硬化性樹脂液を充填する工程と、前記第１及び第２の光ファイバの光出射部に光を入射させることにより前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程と、を有することを特徴とする請求項３８に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４１】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々光硬化性樹脂液を充填する工程と、前記第１及び第２の光源を点灯させると共に前記第１及び第２の光ファイバの光出射部に光を入射させることにより前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程と、を有することを特徴とする請求項３８に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４２】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、酸素が遮断された雰囲気中で実施することを特徴とする請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４３】
光硬化性樹脂液を充填する工程の前に、前記第１及び第２の基幹ファイバ並びに前記第１及び第２の光ファイバの表面に酸素を吸着させる工程を有することを特徴とする請求項４２に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４４】
光源装置を作製する工程と、この光源装置の光出射面側に透過型表示パネルを取り付ける工程と、を有し、前記光源装置を作製する工程は請求項３８乃至４２のいずれか１項に記載された方法により実施することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項４５】
前記透過型表示パネルを取り付ける工程は、前記光源装置と前記透過型表示パネルの各画素の透過領域との間に自己形成光導波路を形成する工程を有することを特徴とする請求項４４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項４６】
第１の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第１の画素列を照明すると共に、前記第１の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、第２の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第２の画素列を照明すると共に、前記第２の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項４７】
前記第１の光源が第１の色の光を出射するものであり、前記第１の画素列が前記第１の色に対応する画像を表示する画素列であり、前記第２の光源が前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射するものであり、前記第２の画素列が前記第２の色に対応する画像を表示する画素列であることを特徴とする請求項４６に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項４８】
光ファイバの一端に光を入射させて、この光ファイバの長手方向に沿って配列された光出射部から前記光を第１の方向に出射させると共に、この光によって照明される液晶パネルに第１の画像を表示させる第１画像表示工程と、前記光ファイバの他端に光を入射させて、前記光出射部から前記光を第２の方向に出射させると共に、前記液晶パネルに第２の画像を表示させる第２画像表示工程と、を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項４９】
前記第１の画像が右眼用画像であり、前記第２の画像が左眼用画像であることを特徴とする請求項４８に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項５０】
前記第１画像表示工程及び前記第２画像表示工程が夫々、第１の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第１の画素列を照明すると共に、前記第１の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、第２の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第２の画素列を照明すると共に、前記第２の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、を有することを特徴とする請求項４８又は４９に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項５１】
前記第１の光源が第１の色の光を出射するものであり、前記第１の画素列が前記第１の色に対応する画像を表示する画素列であり、前記第２の光源が前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射するものであり、前記第２の画素列が前記第２の色に対応する画像を表示する画素列であることを特徴とする請求項５０に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１】
光源から入射された光をその長手方向に沿って配列された複数の光出射部から出射する基幹ファイバと、前記光出射部に対向する位置に配置された複数のミラーを備え前記光出射部から出射された光を前記ミラーに反射させて一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記光方向出射部から出射された光は前記光ファイバのうち少なくとも１本の光ファイバの一端に入力されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
第１及び第２の光源と、この第１及び第２の光源から入射した光を一方向に出射する光方向制御器と、その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された複数本の光ファイバが配列されたファイバ列と、を有し、前記第１の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、前記第２の光源から出射した光が前記光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記光方向制御器は、土台と、この土台の表面の一部に形成され前記第１の光源から入射した光を前記第１の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第１のミラーと、前記土台の表面の他の一部に形成され前記第２の光源から入射した光を前記第２の光ファイバの一端に向けて反射する１又は複数枚の第２のミラーと、を有することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第１のミラーに向けて出射する第１の基幹ファイバと、前記第２の光源から出射した光がその一端に入射され、この光を前記第２のミラーに向けて出射する第２の基幹ファイバと、を有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記ファイバ列において夫々複数本の前記第１及び第２の光ファイバが交互に配列されており、前記光方向制御器は前記配列方向に延び夫々複数枚の前記第１及び第２のミラーが前記配列方向に沿って交互に形成されたものであり、前記第１及び第２の基幹ファイバは前記配列方向に沿って延びており、前記第１及び第２の基幹ファイバには、その長手方向に沿って前記第１及び第２のミラーに対向する位置に夫々複数の光出射部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の基幹ファイバは、それらの間に前記光方向制御器を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の基幹ファイバは、前記光方向制御器から見て同じ側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバと前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路が形成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の光ファイバに形成された光出射部の配列間隔は、前記第１及び第２の光ファイバに入射される光の入射側ほど大きくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の光ファイバにおける前記光出射部が形成された部分に入射する光量のうち、前記光出射部から前記光ファイバの外部に漏出する光量の割合は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込の底部において前記コアが露出している面積は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込が前記コアに食い込む食込深さは、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であり、この突起部と前記コアとの境界面積は、前記光ファイバに入射される光の入射側に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２の光ファイバにはその他端からも光が入射するようになっており、前記第１及び第２の光ファイバに形成された光出射部の配列間隔は、その中央部で最小となりその両端部に近づくほど大きくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であることを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であることを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の光ファイバにはその他端からも光が入射するようになっており、前記第１及び第２の光ファイバにおける前記光出射部が形成された部分に入射する光量のうち、前記光出射部から前記光ファイバの外部に漏出する光量の割合は、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２０】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込の底部において前記コアが露出している面積は、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２１】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに到達する切込であり、この切込が前記コアに食い込む食込深さは、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２２】
前記光出射部は、前記光ファイバのコアに形成された突起部であり、この突起部と前記コアとの接触面積は、その中央部に位置する光出射部で最大となりその両端部に位置する光出射部ほど小さくなっていることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２３】
前記切込の内部は前記光ファイバのクラッドよりも屈折率が高い材料により埋め込まれていることを特徴とする請求項１０、１３、１４、１７、２０及び２１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２４】
前記突起部は前記光ファイバのクラッドよりも屈折率が高い材料により形成されていることを特徴とする請求項１１、１５、１８及び２２のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２５】
第３の光源を有し、前記第３の光源から出射した光が前記ファイバ列を構成する前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする請求項２乃至２４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２６】
第３及び第４の光源と、前記ファイバ列から見て前記光方向制御器の反対側に配置され前記第３及び第４の光源から入射した光を一方向に出射する他の光方向制御器と、を有し、前記第３の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第３の光ファイバの一端に入射され、前記第４の光源から出射した光が前記他の光方向制御器により前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第４の光ファイバの一端に入射されることを特徴とする請求項２乃至２４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２７】
前記光ファイバの一端に入射する光の強度をＩ０とし、この光ファイバをその長手方向に沿ってｎ個（ｎは２以上の整数）の微小領域に分割したときに、入射側からｋ番目（ｋは１乃至ｎの整数）の微小領域から次の微小領域に向けて出射する光の強度をＩｋとし、最も入射側に位置する微小領域おいてこの微小領域に入射する光量に対する光出射部から出射する光量の割合をβ１とするとき、下記数式が成立することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２８】
前記光ファイバの一端に入射する光の強度をＩ０とし、この光ファイバをその長手方向に沿ってｎ個（ｎは２以上の整数）の微小領域に分割したときに、入射側からｋ番目（ｋは１乃至ｎの整数）の微小領域から次の微小領域に向けて出射する光の強度をＩｋとし、最も入射側に位置する微小領域おいてこの微小領域に入射する光量に対する光出射部から出射する光量の割合をβ１とし、前記光ファイバの減衰係数をαとし、前記光出射部から所望の方向に出射する光の強度に対する所望の方向以外の方向に漏洩する光の強度の割合をγとするとき、下記数式が成立することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項２９】
前記光ファイバは、その長手方向に直交する断面の形状が矩形であることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３０】
前記ファイバ列を構成する複数本の光ファイバのクラッドは一体化されていることを特徴とする請求項２９に記載の光源装置。
【請求項３１】
前記ファイバ列はテープ形光ファイバ心線又はテープ形光ファイバシートであることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３２】
前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至３１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項３３】
前記発光ダイオードが反射型発光ダイオードであることを特徴とする請求項３２に記載の光源装置。
【請求項３４】
請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の光源装置と、この光源装置から出射された光を透過させることにより画像を表示する透過型表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３５】
前記光源装置と前記透過型表示パネルの各画素の透過領域との間に自己形成光導波路が形成されていることを特徴とする請求項３４に記載の表示装置。
【請求項３６】
前記透過型表示パネルが液晶パネルであることを特徴とする請求項３４又は３５に記載の表示装置。
【請求項３７】
前記ファイバ列を構成する光ファイバは、前記液晶パネルの走査線と１対１で対応していることを特徴とする請求項３６に記載の表示装置。
【請求項３８】
その長手方向に沿って相互に離隔した位置に夫々複数の光出射部が形成された光ファイバを複数本配列してファイバ列を作製する工程と、土台の表面の一部に第１のミラーを形成し他の一部に第２のミラーを形成して光方向制御器を作製する工程と、その一端に第１の光源から出射した光が入射される第１の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第１のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第１の光ファイバの一端に入射され、その一端に第２の光源から出射した光が入射される第２の基幹ファイバの光出射部から出射される光が前記第２のミラーによって反射されて前記複数本の光ファイバのうち１又は複数本の第２の光ファイバの一端に入射されるように、前記ファイバ列、前記光方向制御器並びに前記第１及び第２の基幹ファイバを配置する工程と、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々自己形成光導波路を形成する工程と、を有することを特徴とする光源装置の製造方法。
【請求項３９】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々光硬化性樹脂液を充填する工程と、前記第１及び第２の光源を点灯させることにより前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程と、を有することを特徴とする請求項３８に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４０】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々光硬化性樹脂液を充填する工程と、前記第１及び第２の光ファイバの光出射部に光を入射させることにより前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程と、を有することを特徴とする請求項３８に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４１】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、前記第１の基幹ファイバの光出射部と前記第１のミラーとの間、前記第１のミラーと前記第１の光ファイバの一端との間、前記第２の基幹ファイバの光出射部と前記第２のミラーとの間、及び前記第２のミラーと前記第２の光ファイバの一端との間に、夫々光硬化性樹脂液を充填する工程と、前記第１及び第２の光源を点灯させると共に前記第１及び第２の光ファイバの光出射部に光を入射させることにより前記光硬化性樹脂液を硬化させる工程と、を有することを特徴とする請求項３８に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４２】
前記自己形成光導波路を形成する工程は、酸素が遮断された雰囲気中で実施することを特徴とする請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４３】
光硬化性樹脂液を充填する工程の前に、前記第１及び第２の基幹ファイバ並びに前記第１及び第２の光ファイバの表面に酸素を吸着させる工程を有することを特徴とする請求項４２に記載の光源装置の製造方法。
【請求項４４】
光源装置を作製する工程と、この光源装置の光出射面側に透過型表示パネルを取り付ける工程と、を有し、前記光源装置を作製する工程は請求項３８乃至４２のいずれか１項に記載された方法により実施することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項４５】
前記透過型表示パネルを取り付ける工程は、前記光源装置と前記透過型表示パネルの各画素の透過領域との間に自己形成光導波路を形成する工程を有することを特徴とする請求項４４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項４６】
第１の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第１の画素列を照明すると共に、前記第１の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、第２の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第２の画素列を照明すると共に、前記第２の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項４７】
前記第１の光源が第１の色の光を出射するものであり、前記第１の画素列が前記第１の色に対応する画像を表示する画素列であり、前記第２の光源が前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射するものであり、前記第２の画素列が前記第２の色に対応する画像を表示する画素列であることを特徴とする請求項４６に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項４８】
光ファイバの一端に光を入射させて、この光ファイバの長手方向に沿って配列された光出射部から前記光を第１の方向に出射させると共に、この光によって照明される液晶パネルに第１の画像を表示させる第１画像表示工程と、前記光ファイバの他端に光を入射させて、前記光出射部から前記光を第２の方向に出射させると共に、前記液晶パネルに第２の画像を表示させる第２画像表示工程と、を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項４９】
前記第１の画像が右眼用画像であり、前記第２の画像が左眼用画像であることを特徴とする請求項４８に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項５０】
前記第１画像表示工程及び前記第２画像表示工程が夫々、第１の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第１の画素列を照明すると共に、前記第１の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、第２の光源を点灯すると共に他の光源を消灯して液晶パネルの第２の画素列を照明すると共に、前記第２の画素列における液晶分子の配向を所定の方向とする工程と、を有することを特徴とする請求項４８又は４９に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項５１】
前記第１の光源が第１の色の光を出射するものであり、前記第１の画素列が前記第１の色に対応する画像を表示する画素列であり、前記第２の光源が前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射するものであり、前記第２の画素列が前記第２の色に対応する画像を表示する画素列であることを特徴とする請求項５０に記載の表示装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【公開番号】特開２００７−８０７３５（Ｐ２００７−８０７３５Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６８８０９（Ｐ２００５−２６８８０９）
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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